連載：アニメーションで見るパケット君が住む町（4）
スイッチ登場！ 市内ジャンクションの交通整理

綱野衛二
Roads to Node
2009/4/13

スイッチ君によるインターネット世界の市内での配送ルールの進化について動画で分かりやすく説明します

 

4 市内のジャンクションによる交通整理

　連載第3回「トラックに積む運送票から『アドレス解決』を学ぼう」では、「荷物」という情報を運ぶための「住所」と市内での配送ルールを説明しました。今回は、スイッチ君によるインターネット世界の市内での配送ルールの進化についてお伝えします。

4-1スイッチ君とジャンクション

　前回はイーサ配送君たちの役割と、荷物の配送ルールを説明しました。

イーサ配送君「スイッチ君がいないころの話だったよね」

　そうです。スイッチ君がいないころの市内配送のルールでした。「道路監視」と「事故確認」により、届け先まで荷物を届ける、というルールでしたよね。

イーサ配送君「でも、この方法は問題があったよね。ビルが増えると衝突事故が増えて、送り直しが増えるって」

　そうでした。ここで重要なのは2点です。

• 昔の市内の道路は、交通整理がされていないため、同時にトラックを走らせると事故が発生する
• 事故が発生すると、送り直しになって手間が掛かる

　イーサ配送君のルールは事故をなるべく減らすルールで動いていました。「道路監視」「事故確認」です。ですが、これは事故を完全に防げるわけではありません。どうしても事故は発生しますし、送り直しも必要となってしまいます。

スイッチ君「じゃじゃん!! そこで僕の登場だよ。僕がジャンクションに常駐することにより、『交通整理』をするジャンクションで事故をなくすんだ!!」

　スイッチ君がジャンクションにいることにより、交通整理が行われて、事故をなくすらしいです。それは、どうやって？

スイッチ君「荷物の『届け先ビル名』を使って、トラックの交通を整理するから、だよ。簡単にいえば、送信元と、届け先のビルをジャンクションの道路を使って、直接つないじゃうんだよ」

図4-1　スイッチ君のジャンクションによる交通整理（赤のボタンで再生・停止ができます。Flash Playerが必要です）

　つまり、スイッチ君はトラックがジャンクションに到着すると、次の行動を行うわけですね。

• トラックに積まれている荷物の届け先ビル名を調べる
• 「スイッチ君ノート」で、届け先ビル名から、ビルが接続している道路を調べる
• そのビルが接続している道路と、トラックが来た道路をつなげる

　確かにこの方法ならば、道路が交わらないですね。道路が交わらないということは、衝突事故が起きない、ということと同じ意味になります。

　そういえば、この「スイッチ君ノート」には、「ビル名」と「つながっている道路」が書かれていますが、これはどうやって調べるんですか？

スイッチ君「ジャンクションに来たトラックに聞くんだよ。『君が来たビル名は何？』って」

図4-2　スイッチ君ノートの作成（赤のボタンで再生・停止ができます。Flash Playerが必要です）

ということは。

　まだトラックを送り出したことのないビルの名前は知らない？

スイッチ君「そうなるね」

　では、知らないビルの名前が届け先だった場合はどうするんです？

スイッチ君「まだ知らないビルが届け先だったり、市内全ビルが届け先だったりした場合は、特に交通整理をしないよ。こればっかりはしょうがいないね」

　ってことは、交通整理をしないからやっぱり衝突事故が起きてしまうような気がします。

スイッチ君「そこはほら、僕がいるジャンクションのもう1つの役割ってのがあるんだよ」

---

　イーサネット（Ethernet）は、簡単で安価にLANを構築できるため、事実上の標準として使われています。

　ですが、前回「トラックに積む運送票から『アドレス解決』を学ぼう」の最後にあったように、LAN内の機器が増えると衝突が多発し、効率が大きく下がってしまいます。これはCSMA/CDを使用している限りは絶対に逃れられません。

　そこで、イーサネットの効率化を図るために導入されたのが、スイッチ（Switch）です。スイッチングハブ（Swtiching Hub）、イーサネットスイッチ（Ethernet Switch）、レイヤ2スイッチ（L2 Switch）などとも呼ばれています。

　スイッチは単なる集線装置であるハブとは異なり、受信したフレームにより処理を行います。そのため、よりインテリジェント（Intelligent）であるといわれます。

　スイッチは、MACアドレスとケーブル口（ポート：Portと呼ぶ）の対応表を持ちます。これを「MACアドレステーブル」と呼びます。

　スイッチは受信したフレームの送信元MACアドレスと、受信したポートの対応をMACアドレステーブルに記録します。これは「MACアドレスの学習」と呼ばれます。

図4-3MACアドレスの学習（赤のボタンで再生・停止ができます。Flash Playerが必要です）

　スイッチはこの「学習」したMACアドレスとポートの対応を基に、フレームを振り分けます。これは、通常のハブと異なり、「特定のMACアドレスのフレームのみを通す」という見方もできますので、「MACアドレスフィルタリング（Filtering）」とも呼ばれます。フレームをフィルタ（ろ過）するわけですね。

図4-4MACアドレスフィルタリング（赤のボタンで再生・停止ができます。Flash Playerが必要です）

　第2回「インターネット世界の運送の様子を動画で見よう」で説明した「フラッディング」、つまり受信したポート以外のすべてのポートからフレームを送信するハブに代わり、スイッチでは「あて先がいるポートのみ」に送信します。

　ただし、まだ学習していないMACアドレスがあて先の場合と、ブロードキャスト・マルチキャストの場合は通常のハブと同様にフラッディングを行います。

ビントサーフ市の交通事情
	4-1 スイッチ君とジャンクション
	4-2 ジャンクションの待機場所
	4-3 衝突が起きない道路事情
	4-4 おさらい〜実際のネットワークに当てはめると

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