【第9回】ケーブル障害でネットワーク全体がダウンする問題を解決する仕組み ― スター型配線をやさしく解説

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

結論

ケーブル共有方式では、ケーブルのどこか1か所が壊れるだけでネットワーク全体が止まってしまいます。この問題は、スイッチングハブを中心にして、各コンピュータを個別のケーブルで放射状につなぐ「スター型配線」 にすることで解決しています。1本のケーブルが壊れても、そのコンピュータ1台が切り離されるだけで、他のコンピュータはそのまま使い続けられます。

はじめに

前回のおさらい

前回は、ケーブル共有方式の欠点②「データが関係ないコンピュータにも届いてしまう」問題を解決する スイッチングハブ について学びました。

スイッチングハブは、MACアドレス（コンピュータ固有の住所）を使って、データを宛先のコンピュータにだけ届けられる機器でしたね。

今回のテーマ

いよいよ今回は、第6回から続いてきた「ケーブル共有方式の3つの欠点」の最後、欠点③を見ていきます。

#	欠点	対応する回
①	データが衝突してしまう	第7回（CSMA/CD）
②	関係ないコンピュータにもデータが届いてしまう	第8回（スイッチングハブ）
③	ケーブルに障害が起きると全体がダウンする	今回（第9回）

この問題がどうして起きるのか、そしてどうやって解決するのか、一緒に見ていきましょう。

本題：スター型配線が障害に強い理由

まず、問題をおさらいしよう

ケーブル共有方式（バス型とも呼ばれます）では、1本の長いケーブルに全員がぶら下がっています。

PC-A ─┬─ PC-B ─┬─ PC-C ─┬─ PC-D
      |         |         |
   （ここが断線！）

このとき何が起きるでしょう？

電気信号は1本のケーブルを流れてきます。どこか1か所でも断線や接触不良が起きると、信号がそこで遮断されてしまいます。結果、そのケーブルにつながっているコンピュータ全員が通信できなくなります。

これは、家の廊下に1本だけ通した延長コードにたとえられます。

廊下の延長コードにテレビ、冷蔵庫、電子レンジをつないでいる。コードのどこかが断線すると、全部の電気が止まってしまう。

1か所の問題が、全体に影響してしまうのです。

解決策：「放射状」につなぎ直す（スター型配線）

この問題の解決策はシンプルです。

「1本のケーブルに全員をぶら下げるのをやめて、各コンピュータを個別のケーブルでスイッチングハブにつなぐ」 ことです。

この配線のかたちを、スター型（星型）と呼びます。中心にスイッチングハブがあり、そこから各コンピュータへケーブルが放射状に伸びる形が、ちょうど星のように見えることからこう呼ばれます。

          PC-A
            |
PC-D ─── [スイッチングハブ] ─── PC-B
            |
          PC-C

先ほどの延長コードのたとえで言えば、こうなります。

廊下の延長コードをやめて、テレビ・冷蔵庫・電子レンジをそれぞれ壁のコンセントに直接つなぐようにした。 1か所のコードが断線しても、他の家電には影響が出ない。

スター型だと、なぜ障害が広がらないのか？

スター型では、各コンピュータがスイッチングハブと1対1のケーブルでつながっています。

BさんのPCとハブをつなぐケーブルが断線しても、それはあくまでも「BさんのPCとハブの間だけの問題」です。

          PC-A ─── （正常）
            |
PC-D ─── [スイッチングハブ]    PC-B ─── （ここが断線！でも他は無関係）
            |
          PC-C ─── （正常）

A・C・Dさんのケーブルはそれぞれ独立しているため、まったく影響を受けません。Bさん1台だけが切り離される形になります。

バス型が「廊下の延長コード」なら、スター型は「各部屋に独立したコンセント」のイメージです。

「スイッチングハブ自体」が壊れたらどうなるの？

ここで鋭い方は気づくかもしれません。

「中心のスイッチングハブが壊れたら、全員つながれなくなるんじゃないの？」

その通りです。スイッチングハブは、スター型ネットワークの 唯一の急所（単一障害点） になります。

ただ、これはバス型と比べると大きな改善です。

	バス型（共有ケーブル）	スター型（スイッチングハブ）
ケーブル1本が壊れたとき	全員ダウン	1台だけ切り離される
中心機器が壊れたとき	（中心機器がない）	全員ダウン

バス型ではケーブルのどの1か所が壊れても全体に影響しましたが、スター型ではハブが壊れない限り、1本のケーブル障害は全体に波及しないのです。

そして実際の現場では、重要なスイッチングハブは予備機を用意したり、2台を並列で動かすなど、壊れにくい工夫を重ねて使われています。

第6回からの旅をふり返ろう

第6回でケーブル共有方式の3つの欠点を紹介してから、4回かけてその解決策を学んできました。

欠点	解決策
① データが衝突する	CSMA/CD（ぶつかる前に聞く、ぶつかったらランダムに待つ）
② 関係ないPCにもデータが届く	スイッチングハブ（MACアドレスで宛先だけに転送）
③ 1か所の障害で全体ダウン	スター型配線（個別ケーブルで障害を局所化）

そして①〜③の解決策はバラバラに存在するのではなく、現代のネットワークでは3つが同時に実現されています。 スイッチングハブを使ったスター型のネットワークは、CSMA/CDが不要なほど衝突が起きにくく、データは宛先だけに届き、1本のケーブル障害が全体に広がらない、という3拍子が揃っています。

まとめ

ケーブル共有方式（バス型）の欠点③「1か所の障害で全体ダウン」を解決するのが スター型配線
スイッチングハブを中心に、各コンピュータを個別のケーブルでつなぐことで、障害を1台だけに局所化できる
スイッチングハブ自体が壊れると全体に影響するが、バス型の「どこが壊れても全体ダウン」よりはるかに堅牢
第6回から続いた「3つの欠点と解決策」がこれで出揃い、現代のイーサネットの基本形が見えてきた

次回からは、同じ建物内のネットワーク（LAN）を超えて、インターネットへとつながる仕組みを見ていきましょう！

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