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3.9 イーサネットスイッチの自己学習とフレーム転送のプロセス
イーサネット スイッチの自己学習およびデータ フレーム転送のプロセスは次のとおりです。
自己学習（学習）：
スイッチはフレームを受信すると、フレーム内の送信元 MAC アドレスを調べて、受信ポートに関連付けます。
スイッチは、送信元 MAC アドレスと受信ポートのマッピング情報をいわゆる MAC アドレス テーブル（CAM テーブルまたはフォワーディング テーブルとも呼ばれます）に保存します。
転送:
スイッチはターゲット ホストからデータ フレームを受信すると、MAC アドレス テーブル内のターゲット MAC アドレスに対応するポートを検索します。
ターゲット MAC アドレスのマッピング情報が MAC アドレス テーブルに見つかった場合、スイッチは対応するポートにデータ フレームのみを転送します。
ターゲット MAC アドレスのマッピング情報が MAC アドレス テーブルに見つからない場合、スイッチはデータ フレームを他のすべてのポート (受信ポートを除く) にブロードキャストします。
ブロードキャスト プロセス中に、接続されている他のスイッチも送信元 MAC アドレスと対応するポートの間のマッピング情報を学習し、それぞれの MAC アドレス テーブルを更新します。
更新中:
スイッチは定期的に MAC アドレス テーブルのエントリをチェックし、実際のネットワーク トラフィックの状況に応じてエントリを更新します。
特定の MAC アドレスのデータ フレームが長期間受信されなかった場合、ストレージ領域を解放するためにエントリが削除されることがあります。
自己学習と転送のプロセスを通じて、イーサネット スイッチは MAC アドレスに従って正確なデータ フレーム転送を実現し、ネットワークの伝送効率とセキュリティを向上させます。
スイッチはデータリンク層(物理層を含む)で動作
スイッチはデータリンク層(物理層を含む)で動作 フレームを受信後、フレーム交換テーブルから宛先MACに対応するインタフェース番号を検索フレームのアドレス。フレームはこのインターフェイスを通じて転送されます。
3.10 イーサネット スイッチ用のスパニング ツリー プロトコル STP
イーサネット スイッチはスパニング ツリー プロトコル STP を使用して冗長リンクを増やし、ネットワーク ループによって引き起こされるさまざまな問題を回避しながらネットワークの信頼性を向上させます。
- スイッチ間の物理的な接続に関係なく、スイッチは論理的にループのないネットワークを自動的に計算して構築することができ、その論理拡張構造はツリー状 (論理ループがない) である必要があります。
- 最終的なツリー型の論理拡張により、ネットワーク全体の接続が保証されます。
- スイッチが初めて接続されたとき、またはネットワークの物理構成が変更されたとき(おそらく人為的な変更や障害が原因で)、スイッチはスパニング ツリーを再計算します。
3.11 仮想ローカルエリアネットワーク
3.11.1 仮想ローカルエリアネットワーク(VLAN)の概要
多数のスイッチで構成される巨大なブロードキャスト ドメインは、ブロードキャスト ストームなどのデメリットをもたらします。
ブロードキャスト情報はネットワークに頻繁に表示されます。
- TCP/IP スタックの多くのプロトコルはブロードキャストを使用します。
- アドレス解決プロトコル ARP (既知の IP アドレス、対応する MAC アドレスを調べる)
- ルーティング情報プロトコル RIP (小規模な内部ルーティング プロトコル)
- 動的ホスト構成プロトコル DHCP (IP アドレスの自動構成用)
したがって、ブロードキャスト ドメインの分割が特に重要になります。
- ブロードキャスト ドメインはルーターを使用して分離できます (ルーターはネットワーク層で動作します) が、ルーターのコストは高くなります
- 仮想ローカル エリア ネットワーク (VLAN) テクノロジーは運用から生まれます
仮想ローカル エリア ネットワーク VLAN (仮想ローカル エリア ネットワーク) は、ローカル エリア ネットワーク内のデバイスを、物理的な場所に関係のない論理グループに分割するテクノロジです。これらの論理グループには、特定の共通要件があります。同じ VLAN はブロードキャスト通信できますが、異なる VLAN はブロードキャスト通信できません。
3.11.2 仮想ローカルエリアネットワーク (VLAN) の実装メカニズム
これはスイッチに実装されており、スイッチには次の 2 つの機能を実装する必要があります。
- VLANタグ付きフレーム（IEEE 802.1Qフレーム）を処理可能
- スイッチポートはさまざまなポートタイプをサポートできます
スイッチには 3 つのポート タイプがあります: (アクセス トランク ハイブリッド)
アクセス ポート: アクセス ポートは、コンピュータやプリンタなどの端末デバイスを接続するために使用されます。各アクセス ポートは通常、1 つの VLAN のみの使用を許可し、受信したデータ フレームをそのポートが属する VLAN に従って転送します。
チャネル グループ ポート (トランク ポート): チャネル グループ ポートは、2 つのスイッチ間、またはスイッチとルーター間のリンクを接続するために使用されます。複数の VLAN のデータ フレームを送信し、特定のプロトコル (VLAN トランキング プロトコル、VTP など) を使用して、異なる VLAN 間でデータを識別して転送できます。
ミラーリングされたポート: ミラーリングされたポートは、ネットワークの監視と分析に使用される特別なポート タイプです。トラフィック分析やトラブルシューティングなどのために、スイッチに出入りするすべてのデータ フレームをコピーして特定の監視デバイスに送信できます。
これらの異なるタイプのポートはスイッチ内で異なる役割を果たします。ネットワーク構成と要件を満たすための実際のニーズに応じて、適切なポート タイプを選択してください。
