LANとは？イーサネットの規格とは？LANケーブル、インターネット、プロトコル

インターネットとかネットワークの勉強をしていてよく出てくる単語にLANとかイーサネットとかTCP/IPというのがあります。

LANとかイーサネットとかTCP/IPとは何なんでしょうか？

LAN、イーサネット、TCP/IPとそれにまつわる単語をまとめてみました。

LAN (ローカルエリアネットワーク、ラン) とWAN

LANとは

LAN (Local Area Network：構内回線網、ローカルエリアネットワーク) とは、同一建物内や同一敷地内に敷設するネットワークのことをいいます。

LANは、一つの企業・事業所や大学・研究機関の内部で、文書・画像・データなどの多面的な情報を処理するために用いられます。

LANは、プライベートなネットワークなので、一般の通信回線のような制約がなく、自由な機器やプロトコルを利用することができます。

また、LANに接続されているサーバやクライアントのことを、ホストとか端末と呼びます。

WANとは

一方、LANに対して、広域でのネットワークをWAN (Wide Area Network：広域回線網、ワン) といいます。

WAN には専用回線網やインターネットが用いられます。

LANとWANを組み合わせることも可能です。

企業内で本社と支店間で通信を行うときは、本社のLANと支店のLANをWANで接続して実現します。

WAN を提供する業者は、単に通信回線を提供するだけでなく、パケット交換や電子メール、コード変換、プロトコル変換、EDIデータのフォーマット変換などの付加機能を併せて提供することが行われていました。

それを VAN (Value Added Network、付加価値通信網、ヴァン) と呼んでいましたが、現在はWEBサーバーが代替として使われていることから、死語になりつつあります。

TCP/IP (プロトコル)

ところで、現在、インターネットで使われる伝送制御手順 (プロトコル) としてはTCP/IPが使われています。

また、LANでもTCP/IPが最も普及しています。

TCP/IPについては以下にまとめました。

LANの形態

LANの論理的な接続形態のことを、LANのトポロジー (ネットワークトポロジー) といいます。

その代表的なものにスター型、リング型、バス型があります。

スター型 LAN

サーバあるいはハブを中心にして、サーバーから放射状にLANに接続しているパソコンなどの機器を配置した形態です。

スター型で構成するのは、次のケースがあります。

・ホストが数台の小規模LANに用いる。
・幹線をバス型で接続し、室内をハブを介してスター型にホストに配線する。
・スイッチングハブを多階層につないで大規模LANを構成する。
・無線ＬＡＮでのホストと中継機器（ベースステーション）の間。

スター型のLANは現在は、ほとんど使われていません。

リング型 (トークンリング)

リング状の通信網にホストを接続した形態です。

IBMのトークンリングが代表的なリング型のLANで、IEEE 802.5で規格化されています。

リング型は高速であり、階をまたがるような大規模LANの幹線に用いられていましたが、現在ではバス型の高速化によりあまり使われなくなりました。

制御方式はトークンパッシング方式です。

後述の CSMA/CD 方式と異なり、パケットの衝突 (コリジョン) が生じないため、初期の10BASEイーサネットと比べると性能や安定性の面で優れていたのですが、イーサネットの高速化・低価格化やスイッチングハブの登場により優位性を失うことになりました。

バス型 (イーサネット)

バスと呼ばれる幹線に、クライアントやサーバが枝状に接続されています。

この代表的なものがイーサネットです。

イーサネットは、10BASE2、10BASE5、10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-x、10G BASE-x と時代と共にケーブルの規格が進化しています。

10BASE2や10BASE5など初期のイーサネットでは、幹線の両端にターミネータと呼ばれる終端装置を装着します。

この形態での制御方式は、CSMA/CD 方式です。

イーサネット (Ethernet) とは

イーサネット (Ethernet) はコンピューターネットワークの規格の1つで、世界中のオフィスや家庭で一般的に使用されている有線のLAN (Local Area Network) で最も使用されている技術規格です。

OSI参照モデルの下位2つの層である物理層とデータリンク層に関して規定しています。

イーサネットは、ロバートメトカーフによって発明されました。

CSMA/CD とは

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection 、搬送波感知多重アクセス/衝突検出) とは、イーサーネットにおける基本的な通信手順として使われてきたもので、制御が簡単な割に効率が良いとされています。

一方で、接続クライアント数が増えると急激に効率が悪化するという問題点もあります。

実際の通信手順は次の通りです。

取り敢えずパケットを送ってみて、パケットがぶつかったら、時間を置いて再送する？？？

冷静に考えてみると、イーサーネットのCSMS/CD方式は馬鹿みたいな通信手順ですね。

リング型の方がはるかに効率的に見えるのですが、実際に普及したのはCSMA/CDを採用したイーサーネットなので不思議なものです。

きっと実装が簡単で安価で普及したのかな？

無線LAN (IEEE802.11)

無線LANとは、無線通信を利用してデータの送受信を行うLANシステムのことです。

ワイヤレスLAN、もしくはそれを略してWLANとも呼ばれる。

著名な無線LANの規格としてIEEE 802.11とがあります。

通常、無線LANという場合、IEEE802.11のことを指します。

IEEE802.11では、イーサネットのCSMA/CDではなくて、CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 方式を用いています。

CSMA/CA方式は "Listen Before Talk" 方式であり、自分がパケット信号を送信する際に、まずはアンテナで他の装置がパケット信号を出していないかどうかを、良く確かめてから送信するという機構を採用したアクセス制御方式です。

これなら、CSMA/CD より賢そうですね。

また、IEEE802.11は、更に

IEEE802.11a
IEEE802.11b
IEEE 802.11g
IEEE 802.11j
IEEE 802.11n
IEEE 802.11i

等の規格に分類されます。