マスタリングTCP/IPの「物理層」を理解するためのメモ

TCP/IP

本記事はマスタリングTCP/IPの下準備として物理層に関するインプットをメモ書きしたものです。

本記事はYouTubeチャンネル「UZUZ就活チャンネル」さんの「インフラエンジニア基礎入門 #3」を大変参考にさせていただいています。

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代表的なネットワーク機器

1. ハブ(リピータハブ)

複数のノードをつなげる集線装置。宛先以外にもデータを送信してしまうことから「バカハブ」と呼ばれていたりする。たこ足配線のイメージ。L1デバイス(物理層で働く)。つまり、データを単なる電気信号としてしか扱わない。

2. スイッチ(スイッチングハブ)

送りたいノードにのみ送ることのできる頭のいいハブ。

3. ルータ

ハブとスイッチが単体のノード同士をつなげているのに対し、隣接していないノードとの通信を可能にする。つまり、異なるネットワークを相互接続できる。

ケーブル

ツイストペアケーブル

2本のより合わせ*4セットの計8本のケーブル。

2本で「より」を作ることでノイズの発生と影響を抑えられる。現在のLANで最も普及されているケーブル。

その中でもシールドの有無でUTP(Unshielded Twisted-Pair)ケーブルSTP(Shielded Twisted-Pair)ケーブルに分けられる。UTPが一般的みたい。

伝送可能距離(セグメント長)は約100メートル。それ以上伸ばしたければハブを経由する。

ツイストペアケーブルは品質によってカテゴリに分けられる。カテゴリが上がるほど高速&高品質な通信に対応。イーサネットはカテゴリ3(Cat3)以上必須。

RJ-45コネクタ

よく見るやつ。芯線の先端の突出部はピン(計8本)と呼ばれる。

ネットワークインタフェースカード(NIC)

コンピュータをネットワークにつなぐための拡張部品。

自作PCのパーツでもあるよね。

ストレートケーブル/クロスケーブル

ストレートケーブルは、銅線が直列。対してクロスケーブルは交差状態になっている。1-3, 2-6, 4-7, 5-8が交差し、通信規格によって交差する量が違う。

MDI/MDI-X

ポートの種類。

1, 2番で送信・3, 6番で受信するものがMDI。1, 2番で受信・3, 6番で送信するものがMDI-X。

ストレートケーブルは、食い違ったポート(MDI : MDI-X)の接続で使用する。

クロスケーブルは、同種のポート(MDI : MDI, MDI-X : MDI-X)の接続で使用する。

これを間違うと通信ができない。

ノードによってMDI・MDI-Xどちらのポートを持つか決まっている。

MDIを持つノード: PC(NIC), ルータ

MDI-Xを持つノード: ハブ, スイッチ

ただし、現在では各機器に自動判別機能(AutoMDI/MDI-X)があるため、ストレートケーブルで統一することが主流となっている(参考)。

その他のケーブル

1. 光ファイバケーブル

電気信号⇒光信号に変化し伝送するケーブル。

ノイズが発生しないため、伝送可能距離(セグメント長)は500m~数kmと長い。ただし高価。

2. 同軸ケーブル

初期に使用されたケーブル。現在でもテレビなどで使用される。

3. 光ファイバケーブル

WAN接続で主に使用されるケーブル。

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執筆者

98年埼玉生まれの情報系大学生。
プログラミング教室でアルバイト。
Web開発と櫻坂46(欅坂46)・日向坂46が好き。
「ヲタピック」「Fullfii」を開発。

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