ネットワークを勉強するなら マスタリングTCP/IP がおすすめです
#show run
ネットワークをAIさんと解説する [03]
ここでは,OSI参照モデルのレイヤ1の物理層を説明していきます.
物理層・レイヤ1は通信を必要とする端末同士を繋げる物理的な規格ですね.
物理層(レイヤ1)
[prompt] OSI参照モデルの物理層をいくつかの種類を交えて説明して
OSI参照モデルにおける物理層は、最も下位のレイヤーで、ネットワークの硬体部分と直接関連しています。
物理層は、データをビット(0と1)の形に変換し、ケーブルや無線を通じて他のデバイスに送信します。
逆に、受信したビットをデータに変換する役割もあります。
物理層の主な機能としては、以下のようなものがあります:
ビットの転送: データをビットに変換し、それを通信媒体に送信します。
物理的な接続: ネットワークケーブルや無線接続などの通信媒体を通じたデバイス間の接続を管理します。
通信の設定: データ転送の速度や信号の形式などを決定します。
物理層で使用される主な技術や規格には、以下のようなものがあります:
イーサネット(Ethernet): ネットワークデバイスをケーブルで接続するための技術で、最も一般的に使用されます。
Wi-Fi(Wireless Fidelity): 無線接続を行うための技術で、通常は無線LAN(Local Area Network)のために使用されます。
光ファイバー(Fiber Optic): 光信号を使用して高速でデータを送受信するための技術です。
物理層は、ネットワーク通信の基盤となる部分で、データの物理的な送受信を担当します。
Generated with ChatGPT, formatted and modified by administrator
少し古くなった規格も出してもらいました.
[prompt] 少し古い規格も教えて
ネットワーク技術の初期の頃には、現在よりも低速であったり、一部の状況や用途にしか適していなかったりする規格がいくつかありました。以下にその一部を紹介します。
RS-232:
これは1960年代に開発されたシリアル通信規格で、初期のパソコンやモデム、プリンターなどのデバイス間で広く使われました。
Token Ring:
IBMが開発したこの規格は、一度に1つのデバイスだけが通信できるように、"トークン"と呼ばれる特別なパケットを使ってデータを送信します。
一度に1つのデバイスしか通信できないため衝突が起こらないという利点がありましたが、イーサネットの普及に伴い使われなくなりました。
10BASE2/10BASE5:
これらはイーサネットの初期の規格で、10BASE2は「シン・イーサネット」、10BASE5は「シック・イーサネット」とも呼ばれていました。
特定の種類の同軸ケーブルを使用し、最大10Mbpsのデータ転送速度を提供していましたが、現在ではほとんど使われていません。
Generated with ChatGPT, formatted and modified by administrator
その他,100BASE-Tや1000BASE-Tなどもありますね.どんどん速度があがり規格も増えます.
また,物理層と言われながら端末同士を繋なぐものなので無線も物理層となります.
[WiFi自体は,データリンク層(レイヤ2)の機能も含まれます]
物理層で利用する機器
[prompt] SwichやHUBなど物理層の機器を紹介して
物理層で使用されるネットワーク機器には、主に以下のようなものがあります:
- ケーブル(Cable): ネットワークケーブルはデバイス間の物理的な接続を提供します。
一般にはツイストペアケーブル(UTP)が広く使用されますが、高速なデータ転送が必要な場合には光ファイバーケーブルが使用されます。
これらの機器は、物理層でのデータの送受信を可能にし、ネットワーク通信の基盤を形成します。
- ネットワークインターフェースカード(NIC):
NICはコンピュータや他のデバイスがネットワークに接続するためのアダプターカードで、有線または無線の接続を提供します。
NICは各デバイスに一意のMACアドレスを割り当て、ネットワーク上での識別に使用します。
- リピーター(Repeater):
リピーターは信号を増幅し、電力を再生したり、信号の範囲を拡大したりします。
これにより、ネットワーク上でデータをより遠くまで転送することが可能になります。
- ハブ(Hub):
ハブは最も基本的なネットワーク機器で、複数のデバイスを物理的に接続する役割があります。
ハブに接続されたデバイスがデータを送信すると、そのデータはハブに接続されたすべてのデバイスにブロードキャストされます。
しかし、これはネットワークの帯域幅を無駄にする可能性があり、またセキュリティ問題も引き起こす可能性があります。
- スイッチ(Switch):
スイッチも複数のデバイスを接続する役割がありますが、ハブとは異なり、スイッチは送信元と送信先のデバイスのみにデータを転送します。
これにより、ネットワークの帯域幅を効率的に利用し、セキュリティも向上します。
Generated with ChatGPT, formatted and modified by administrator
規格のところでも出てきた,10BASE-5などで利用される同軸ケーブルは通称イエローケーブルとも呼ばれていました.
イエローケーブルは,ターミネータで終端されその間にタップを取り付けて分岐し端末に接続していました.
10BASE-Tからはツイストペアケーブルが利用されるようになり,取り回しもしやすくハブなどの機器を用いて柔軟に端末を追加することが出来るようになりました.
ハブは,マルチポートリピーターと正式には呼ばれ,スイッチは単なる送信だけでなくデータリンク層を見て制御が出来る機器となっています.
その他,光をLANケーブルなどに信号を変えるメディアコンバータなどもあります.
全て,信号を伝える物理的な機器(無線もありますが)となります.
図. リピータが減衰した信号を増幅して流すイメージ
図.リピータは全てのポートに同じ信号を送信
このように,リピータは全てのポートに同じ信号を全て流します.これでは,効率のいいデータ転送が出来ないため,スイッチが誕生しました.
そのため,現状ではほぼ使われなくなりまし.ただこの環境ではどのポートでも全てのデータを取得出来るためパケットキャプチャを実施したい場面では活躍します.
図.スイッチは,一度通信したパソコンのMACアドレスを認識するため,該当するポートにのみ送信します.
このように,効率よく環境を利用出来るようになりました.
LANケーブルとは(ツイストペアケーブル)
[prompt] LANケーブルの規格と結線のやり方なども教えて
LANケーブルとして広く使用されているのは、UTP(Unshielded Twisted Pair)ケーブルと呼ばれる
ツイストペアケーブルです。具体的な規格としては、Cat5、Cat5e、Cat6、Cat6a、Cat7などがあり、
それぞれ最大伝送速度や帯域幅が異なります。
UTPケーブルは8芯(4ペア)の銅線がツイストされた構造をしており、
それぞれの芯線は特定の色でコーディングされています。
一般的な色の組み合わせは以下の通りです:
ペア1: 白/オレンジとオレンジ
ペア2: 白/緑と緑
ペア3: 白/青と青
ペア4: 白/茶と茶
LANケーブルの結線方法は大きく分けて2つあります:
ストレートケーブルとクロスケーブルです。
ストレートケーブル: 一般的にスイッチやハブとコンピュータを接続する際に使用します。
両端の結線パターンが同じです。以下はT568B規格に基づく結線パターンです:
ピン1: 白/オレンジ
ピン2: オレンジ
ピン3: 白/緑
ピン4: 青
ピン5: 白/青
ピン6: 緑
ピン7: 白/茶
ピン8: 茶
クロスケーブル: 一般的に同じ種類のデバイス(例えばコンピュータとコンピュータ)
を直接接続する際に使用します。
一方の端はT568A規格、もう一方の端はT568B規格に従って結線します。
このように、LANケーブルの規格や結線方法は、接続するデバイスやネットワーク環境によって選択します。
Generated with ChatGPT, formatted and modified by administrator
LANケーブルは現状で一般的に利用される通信ケーブルです.
通信規格により線の規格も違いますが.見た目はほとんど同じです.またツイストされているのは外部の影響により電気信号の減衰を避けるためのようです.
減衰や物理的な耐久性をあげたSTPというシールド付きのLANケーブルもあります. 環境がよくない屋外などでよく利用されます.
また、現在はスイッチなどがストレート,クロスを自動判別するためクロスケーブルの使用はほとんどありません.
もちろんケーブルに合わせて,NICなどと呼ばれる接続の規格も揃える必要があります.
光ファイバケーブルになると,GBICやSFPなどと呼ばれるモジュールを利用して接続されます.
表.イーサネット規格
規格 | 通信速度 | ケーブル最大長 | ケーブルの種類 |
10BASE2 | 10Mbps | 185m | 同軸ケーブル |
10BASE5 | 10Mbps | 500m | 同軸ケーブル |
10BASE-T | 10Mbps | 100m | ツイストペアケーブル |
100BASE-TX | 100Mbps | 100m | ツイストペアケーブル |
1000BASE-T | 1000Mbps | 100m | ツイストペアケーブル |
1000BASE-SX | 1000Mbps | 最大550m | 光ファイバケーブル |
1000BASE-LX | 1000Mbps | 最大10km | 光ファイバケーブル |
現在一般的なものは,1000BASE-Tでケーブルはカテゴリ6といった感じでしょうか.
show tech#
ネットワークをAIさんと解説する