スイッチングハブとは

内部にスイッチ回路を持ち、受信側・送信側の２つのポート間を内部で１対１に直結して通信をさせる装置。

リピータハブとスイッチングハブの違い

リピータハブ スイッチングハブ
第一層で機能 第二層で機能
受け取ったデータは全てのポートに転送 MACアドレスから転送先のポートを判断
そのポートへデータを転送
全二重通信が可能 半二重通信のみ

スイッチングハブは、ハブというよりは、マルチポートなブリッジとして位置付けられる。

スイッチングハブの内部構造

スイッチングハブの使用は極めて簡単(ケーブルを挿すだけ)。でも内部構造はけっこう複雑

スイッチングハブは以下のパーツで構成されている。

LEDはデータリンク層レベルでコネクションが成立しているかどうかを知らせてくれる。製品によって などの情報をランプの色で示してくれる。

ASICはポートごとの通信管理を行う。届いたデータを読み込み、目的のMACアドレスに転送するための作業を行う。また、100BASE/10BASEスイッチの場合、転送速度の認識・切替をASICが行う。

送られてきたデータは、ほとんどのスイッチでは、まず内部のパケットバッファに保持される。バッファに取り込まれたパケットは、まずエラーチェックが行われる。この処理が正常に終わるとスイッチング処理に移される。また、この方法をストア＆フォワード方式という。もしバッファがパケットであふれそうになると、送信元の機器にそれを知らせて送信を一時的に停止させる。
ストア＆フォワード方式に対し、カット＆スルーという方式も存在する。これはフレームの先頭のMACアドレスをチェックして送信先を確定し、送られたデータを次々に転送する方法である。ストア＆フォワード方式に比べて高速だが、信頼性で劣るためあまり用いられない。

スイッチングを行うにあたって、送信先を判断するためにMACアドレスが用いられる。このMACアドレスを記憶するのがMACアドレステーブルである。MACアドレステーブルは通信が行われる度に自動的に生成される。

実際のスイッチ内のデータ転送はスイッチングバス内で行われる。スイッチングバスには大量のトラフィックが流れるため、高い転送能力が求められる。

その他の機能

フローコントロール

スイッチングハブ内では、２ポート間のみの通信は円滑に行われる。しかし実際は、複数のポートから１つのポートへ送信を行うこともある。この場合、受信側の通信速度を超えてデータが送られることがよくある。このようなとき、スイッチはコリジョン信号を送信側に送る。これをフローコントロールという。

VLAN

VLANとは、Virtual LANの略称であり、物理的なネットワークに制限されない論理ネットワークを構成する技術である。一般的にLANのグループ化は物理的な場所に依存されるが、VLAN機能を持つスイッチングハブを組み合わせることで、物理的に離れた場所にある機器をグループ化することができる。

ポートトランキング

一般的に、ハブ間の接続はデバイスのポート１つが使用される。ハブ間のトラフィックが多くない場合はこれで問題にならないが、これが増えてくると１ポートでは処理しきれなくなってくる。ここで、簡単かつ低コストでハブ間の通信速度を向上させるための技術がポートトランキングである。ポートトランキングでは、ハブ間を複数のポートで接続し、これを内部的には１つのポートとして処理する。