1.2LANとイーサネット・スイッチング

オフィスやデータセンターのLAN設計では、「ハブを使うかスイッチを使うか」「L2スイッチで十分かL3スイッチが必要か」という機器選定が、性能・コスト・拡張性を大きく左右します。この節では、CSMA/CDがなぜ現代のスイッチドLANでは問題にならないのか、MACアドレス学習がなぜセグメントを分けても通信が成立するのかという仕組みの理解を土台に、実務での機器選定の判断基準を身につけます。

1.2.1イーサネット規格とCSMA/CD・全二重

• イーサネット＝IEEE802.3で規定されるLANの標準規格。伝送速度で1000BASE-T（1Gbps）・10GBASE-T（10Gbps）等と呼び分け、媒体（ツイストペア/光ファイバ）と距離により規格が細分化される。
• CSMA/CD（搬送波感知多重アクセス／衝突検出）＝共有媒体（バス型・ハブ経由の半二重LAN）で複数端末が同時送信するとコリジョン（衝突）が起き、検出すると送信を止めてランダム時間待って再送する制御方式。全二重通信（送信と受信を別回線で同時に行う）が可能なスイッチ接続では、そもそも衝突が起こり得ないためCSMA/CDは実質的に不要になる。

1.2.2MACアドレスとL2スイッチの学習・フラッディング

• MACアドレス＝ネットワークインタフェースに割り当てられた48ビットの物理アドレス（例：00-1A-2B-3C-4D-5E）。上位24ビットがベンダー識別子（OUI）、下位24ビットが製造者側のシリアル番号で、原則として世界で重複しない。
• L2スイッチは受信フレームの送信元MACアドレスと受信ポートの対応をMACアドレステーブル（学習）に記録し、以後そのMACアドレス宛のフレームは該当ポートのみへ転送する。テーブルに宛先MACが未学習の場合や宛先がブロードキャストの場合は、受信ポート以外の全ポートへ送出するフラッディングが行われる。

あなたは新設オフィスのLANを設計するネットワーク構築者で、30台のPCを1つのフロアに収容する要件があります。まず候補に上がったハブ（リピータハブ）は全ポートが1つのコリジョンドメインを共有する物理層の中継機器で、接続台数が増えるほど衝突が頻発し実効速度が低下するため、30台規模では性能面で不適切と判断できます。次にL2スイッチを検討すると、各ポートが独立したコリジョンドメインになり（ポートごとに全二重通信が可能）、MACアドレス学習で必要な宛先だけにフレームを転送するため、ハブと比べて衝突が実質的に解消され性能が大幅に向上します。ただし全ポートは依然として1つのブロードキャストドメインを共有するため、ARPリクエストなどのブロードキャストは全PCに届きます。ここでもし「フロアを部門ごとに独立したセグメントに分けてブロードキャストの影響範囲を制限したい」「部門間はルーティングで制御したい」という追加要件が出た場合は、L3スイッチ（VLANを切りルーティング機能を持つスイッチ）を選ぶ必要があります。単に「フロア内30台をつなぐ」だけならL2スイッチで要件を満たせますが、セグメント分割・ルーティングの要否が機器選定の分岐点になります。

1.2.3この節のまとめ

• 全二重通信ではコリジョンが起きないためCSMA/CDは不要。ハブは半二重・全ポート共有のコリジョンドメイン
• L2スイッチは送信元MAC＋受信ポートを学習し、未学習/ブロードキャストはフラッディングする
• L2スイッチはコリジョンドメインのみ分割、ブロードキャストドメインの分割にはVLAN対応のL3スイッチが必要