※ 本記事では、基本情報技術者試験の対策として私が勉強したことを備忘録的にまとめておきたいと思います。
少しでも参考になれば嬉しいです。
はじめに
さて今回は、基本情報技術者試験対策として、LANについてまとめたいと思います。
前回まとめたWANとLANは必ずセットで覚えておくようにしましょう。
前置きもあまりないのでさっそく見ていきましょうか～。
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LANの接続形態
接続形態にはさまざまな種類があり、それぞれのメリットやデメリットが異なります。まずは代表的な接続形態を紹介しますね。
| 接続形態 | 構造 | メリット | デメリット |
|---|---|---|---|
| バス型（Bus Topology） | 一本の主幹となるケーブル（バス）に各デバイスが接続される形式。各デバイスが並列に接続されているため、信号はすべてのデバイスに伝わる。 | ケーブルの使用量が少なく、コストが低い。 簡単にデバイスを追加可能。 | ケーブルに障害が発生すると、すべてのデバイスに影響。 通信が集中すると衝突（コリジョン）が発生。 |
| スター型（Star Topology） | 中央にハブやスイッチがあり、それを中心として各デバイスが接続。 | 障害が発生したデバイスだけがネットワークから切り離されるため、影響が限定。 トラブルの発見や修理が比較的容易。 | 中央のハブやスイッチが故障すると、全体の通信が停止。 ケーブルの使用量が多く、コストが高くなる。 |
| リング型（Ring Topology） | デバイスがリング状に接続され、データが一方向または双方向に伝送。 | データの伝送順序が明確であり、コリジョンが発生しにくい。 通信が均等に分散されやすい。 | 一部のデバイスが故障すると、全体の通信が途絶える可能性がある。 リングの再構成が必要になる場合がある。 |
イーサネット（Ethernet）
イーサネット（Ethernet）はLANの規格として最も普及しているものになります。速度と互換性の点で優れており、デバイス間のデータ転送をサポートします。
ついでにイーサネット（Ethernet）の種類もいくつか紹介しておきますね。
| 接続形態 | 規格名 | 最大速度 | ケーブル種類 |
|---|---|---|---|
| スター型 | 10BASE-T | 10 Mbps | ツイストペアケーブル |
| スター型 | 100BASE-TX | 100 Mbps | ツイストペアケーブル |
| スター型 | 1000BASE-T | 1 Gbps | ツイストペアケーブル |
| スター型 | 10GBASE-T | 10 Gbps | ツイストペアケーブル |
| スター型 | 40GBASE-T | 40 Gbps | ツイストペアケーブル |
| スター型 | 100BASE-FX | 100 Mbps | ツイストペアケーブル |
| バス型 | 10BASE5 | 10 Mbps | 同軸ケーブル |
| バス型 | 10BASE2 | 10 Mbps | 同軸ケーブル |
ちなみに、「bps」とは「bits per second」の略で、「1秒間に送ることができるデータ量（ビット数）」を表しています。
イーサネット（Ethernet）の通信制御方式には、CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection、搬送波感知多重アクセス/衝突検出）という方式が採用されています。この方式は、複数のデバイスが共通の伝送路を共有しながら（Multiple Access）データを送信する際に発生する通信の衝突（コリジョン）を効率的に処理するために開発されました。
以下が、CSMA/CD方式の動作の流れです。
- Step1搬送波感知（Carrier Sense）
デバイスがデータを送信する前に、伝送路の状態をチェック。他のデバイスが送信している場合は待機し、伝送路が空いていることを確認してから送信。
- Step2データ送信
伝送路が空いていると判断された場合、デバイスはデータ送信。しかし、他のデバイスもほぼ同時に送信を開始する可能性があるため、衝突が発生する場合がある。
- Step3衝突検出（Collision Detection）
データ送信中に衝突が発生した場合、送信しているデバイスはそれを検出し、すぐに送信を中止。これにより、無駄なデータ伝送を回避。
- Step4再送信のための待機（バックオフ）
衝突が検出されたデバイスは、一定時間ランダムに待機した後に再度送信。待機時間は、衝突の頻度に応じて変動するため、再度の衝突を防ぐ効果がある。
トークンリングとトークンパッシング方式
トークンリングはリング型LANの代表格です。通信方式にトークンパッシング方式を採用しています。
ネットワーク内には「トークン」と呼ばれる特別なデータフレームが常に巡回しており、トークンを取得した端末だけがデータを送信する権利を持ちます。データ送信が完了すると、トークンは次の端末に渡され、これを繰り返すことで全ての端末が公平に送信を行えるように制御されます。
無線LAN
無線LANは、無線通信を利用して構築されるLANのことです。この辺りは皆さんイメージしやすいですね。
無線LANを使うと、ケーブルを使用せずに複数のデバイスをネットワークに接続できます。無線LANはWi-Fiとしても広く知られていますが、実際にはWi-Fiは無線LAN技術の一種であり、複数の無線通信規格の中で最も普及しているものです。
無線LANにはいくつかの通信規格がありますが、最もよく使われるのは以下のものです。
- IEEE 802.11ac：
高速な通信を実現する規格で、最大1Gbps以上の通信が可能。
- IEEE 802.11ax（Wi-Fi 6）：
最新の規格で、より多くのデバイスが接続される環境でも安定した高速通信を提供。
最後に
さて今回は、基本情報技術者試験対策として、LANについてまとめました。
意外と覚えないといけないことが多いんですよね。まぁ簡単にもまとめておきますのでしっかりと頭に入れておきましょう。
★接続形態
バス型（Bus Topology）：一本の主幹となるケーブル（バス）に各デバイスが接続される形式
スター型（Star Topology）：中央にハブやスイッチがあり、それを中心として各デバイスが接続
リング型（Ring Topology）：デバイスがリング状に接続され、データが一方向または双方向に伝送
★イーサネット（Ethernet）
LANの規格として最も普及している。CSMA/CD方式を採用。複数のデバイスが共通の伝送路を共有しながらデータを送信する際に発生する通信の衝突を効率的に処理
★トークンリング
リング型LANの代表格。通信方式にトークンパッシング方式。「トークン」と呼ばれる特別なデータフレームが常に巡回。トークンを取得した端末だけがデータを送信する権利を持つ。送信が完了すると、トークンは次の端末に渡される
以上！
前回まとめた記事も読んでもらえると嬉しいです！
基本情報以外の勉強記事も是非！
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