ハブとスイッチの違いとは？

 

HubとSwitchの違いに戸惑っていませんか？ネットワークのニーズにはSwitchとHubのどちらが適しているのか迷っていませんか？そう感じているのはあなただけではありません。HubとSwitch  は同じ意味で使われることがよくありますが、実際にはまったく異なる2つのデバイスを指します。この記事では、  SwitchとHubの違いを解説し、どちらがご使用のネットワークに適しているかを判断できるようお手伝いします。それでは、SwitchとHubの世界を詳しく見ていきましょう。

 

ネットワークハブとは何ですか？

ネットワークにおけるハブの定義

Ethernetハブは複数のポートで構成されるネットワーク機器で、各ポートには1本のEthernetケーブルが接続されます。

 

ネットワークハブは、物理層、つまり第1層で動作するネットワーク機器です。 OSIモデル. データリンク層で動作するスイッチとは異なり、  ハブは、ハブを通じてデータを送受信する複数のデバイスを接続します。ハブはマルチポートリピーターであり、4、8、16ポートハブなどのさまざまな種類があり、デバイスの問題を示すなどの追加機能を提供します。すべてのネットワーク機器間の中央接続として機能するEthernetハブは、フレームと呼ばれるデータタイプを処理し、接続されたデバイス間でのデータ転送を可能にします。ハブは、Ethernet、Firewire、またはUSB接続に基づく場合があります。

 

ネットワークにおいてハブはどのような役割を果たしますか？

ハブは受動的な伝送経路として動作し、あるポート上のデバイスからデータ信号を受信し、送信元ポートを除く他のすべてのポートへ送信します。データの解析や操作は行わず、特定のフレームを識別したり、転送先を判断したりする機能もありません。この目的のためにテーブルを保持する  スイッチとは異なります。その結果、ネットワークトラフィックが輻輳してパフォーマンスが低下する可能性があり、任意の時点で送信できるデバイスは1台のみです。

 

Ethernetハブデバイスは、以下の基本的な手順に従います:

 

データ伝送

ネットワーク上のデバイスが別のデバイスにデータを送信する場合、そのデータをハブに送信します。

 

放送

ネットワークハブは、すべてのポートからデータを送信することで、接続されている他のすべてのデバイスにデータをブロードキャストします。

 

データ受信

受信デバイスはハブからデータを受信し、処理します。

 

データ衝突

2台以上のデバイスが同時にハブへデータを送信しようとすると、データが衝突し、どのデバイスもデータを受信できなくなります。

 

Ethernetハブの利点

ハブのメリットについて知りたいですか？ハブの主なメリットは、以下の5点です

 

接続性 

ハブの主な目的は、ネットワーク接続を容易にし、クライアント同士が接続して通信できるようにすることです。ハブは、ネットワークプロトコルアナライザーを利用してこの機能を実現します。

 

デバイスサポート 

Ethernetハブには、中央ハブを介して異なる種類のメディアを同時に接続する機能があります。接続されたデバイスの動作速度が異なる場合でも、ハブはそれらに対応し、サポートできます。

 

パフォーマンス 

ハブは、ネットワークパフォーマンスへの影響が最小限であることで知られています。これは、ネットワーク全体への影響が限定的なブロードキャスト方式で動作するためです。

 

エリアカバレッジ 

ネットワークのカバー範囲は、多くの場合、距離によって制限されます。しかし、ネットワークハブを使用するとネットワークの到達範囲を拡張でき、より広いエリアでの通信が容易かつ便利になります。

 

コスト 

スイッチと比較すると、ハブは大幅に安価です。これは主に、その設計がよりシンプルであるためです。そのため、ハブを使用するとコストを削減でき、市場でも広く入手できます。

 

ハブの制限

ハブの欠点は以下のとおりです

 

コリジョンドメイン 

ハブベースのネットワークにおけるコリジョンドメインでは衝突が発生しやすく、パケット転送が中断され、ネットワーク効率が低下する可能性があります。

 

Ha半二重モード 

ネットワークハブは半二重モードでの動作に限定されており、全二重通信をサポートできません。半二重モードでは、データは一度に一方向にしか送信できないため、ハブは送信モードと受信モードを常に切り替える必要があります。

 

仕様 

ハブは、接続されているすべてのデバイス間でデータを共有する必要があるため、token ringネットワークのような大規模ネットワークには適していません。この制約により、特定のネットワーク仕様との互換性が制限されます。

 

ネットワークトラフィック 

ハブはブロードキャスト方式であるため、ネットワークトラフィックの増加につながります。パケットを受信すると、接続されているすべてのデバイスにブロードキャストされるため、ネットワークの輻輳が増大します。

 

帯域幅の浪費 

Ethernetハブは各デバイスに専用の帯域幅を提供しないため、接続されたデバイス間で帯域幅が共有されます。大量のデータが送信されると、利用可能な帯域幅が少数のデバイスによって占有され、他のデバイスのネットワーク速度が低下する可能性があります。

 

ネットワークスイッチとは何ですか？

スイッチをどのように定義しますか？

 

A スイッチは、ネットワークの文脈では、受信したデータパケットを処理し、ローカルエリアネットワーク（LAN）内の目的の宛先へ転送する効率的なデバイスです。ハブとは異なり、ネットワークスイッチは OSI Model のデータリンク層（Layer 2）またはネットワーク層で動作するため、さまざまなパケットプロトコルをサポートできます。場合によっては、Layer 2 スイッチは、ネットワークのノード間またはセグメント間でデータパケットを含むフレームの伝送を仲介することから、ブリッジと呼ばれます。基本的に、スイッチは LAN 内のトラフィックコントローラーとして機能し、データ単位（フレーム）がネットワーク内のある領域から別の領域へ移動する際の経路を決定します。

 

Ethernet スイッチは何をするものですか？

スイッチでは、AがBにメッセージを送信すると、ハブのようにメッセージが接続されたすべてのデバイスにブロードキャストされるのとは異なり、Bだけがそれを受信します。

 

スイッチがどのように動作するのか疑問に思ったことはありませんか？以下の内容でその答えをご紹介します

 

パケット受信

Ethernetスイッチはデータリンク層で動作し、IPアドレスを持つデバイスからパケットを受信します。これらのパケットはEthernetフレーム内にカプセル化されています。

 

カプセル化

IPパケットをネットワーク経由で伝送するために、カプセル化が行われ、パケットの前後に追加のビットが付加されます。

 

識別データの処理

Ethernetフレームのヘッダーには、送信元と宛先のMACアドレスなど、識別に不可欠な情報が含まれています。フレームがEthernetスイッチに到達すると、スイッチはこの情報を読み取り、フレームの転送先となる適切なポートを判断して、意図した宛先に確実に到達させます。

 

パケット伝送

 

Ethernetフレームは宛先デバイスに到達し、そこで受信され、さらに処理するためにパケットがフレームから抽出されます。

 

Ethernetネットワークスイッチの利点

ネットワークスイッチは現代のネットワークシステムにおいて不可欠なコンポーネントとなっており、従来のハブに比べて数多くの利点を提供します。

 

ネットワーク帯域幅の向上

スイッチはネットワークで利用可能な帯域幅を増やし、データ転送の高速化とネットワーク性能の向上を実現します。

 

ホストPCの作業負荷を軽減

ネットワークトラフィックを効率的に管理することで、スイッチは個々のホストPCから処理負荷を軽減し、そのリソースを他のタスクに振り向けられるようにします。

 

ネットワークパフォーマンスの向上

スイッチは、個別のコリジョンドメインを作成することで、複数のデバイス間の同時通信を可能にします。これにより、ネットワークの輻輳が軽減され、ネットワーク全体のパフォーマンスが向上します。

 

フレーム衝突の低減

スイッチを利用するネットワークでは、フレームの衝突が少なくなります。これは、スイッチが接続ごとに専用のコリジョンドメインを作成し、干渉のない効率的なデータ伝送を実現するためです。

 

ワークステーションへの直接接続

スイッチはワークステーションに直接接続でき、各デバイスに専用の直接接続を提供します。これにより、ワークステーションとネットワーク間で、より高速かつ信頼性の高い通信が可能になります。

 

スイッチの制限

ネットワーク環境で役立つ一方、スイッチには認識しておくべきいくつかの制限もあります。

 

より高いコスト

スイッチは一般的にネットワークブリッジと比較して高価であり、ネットワークインフラの予算を立てる際に考慮すべき要素となる場合があります。

 

接続問題のトラブルシューティングの難しさ

ネットワーク接続の問題が発生した場合、スイッチ内で問題の発生源を特定して追跡することは、他のネットワークコンポーネントの場合よりも困難になることがあります。

 

ブロードキャストトラフィックの課題

スイッチは、接続されているすべてのデバイスにブロードキャストトラフィックを転送するため、ネットワークの輻輳が増加し、ネットワークパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

 

セキュリティ攻撃に対する脆弱性

スイッチがプロミスキャスモードに設定されている場合、または適切なセキュリティ対策が欠如している場合、IPアドレススプーフィングやイーサネットフレームの不正キャプチャなどのセキュリティ攻撃を受けやすくなる可能性があります。

 

Handling マルチキャストパケット

スイッチでマルチキャストパケットを効果的に処理するには、設計と設定について特別な考慮が必要であり、ネットワーク構築が複雑になる可能性があります。

 

ブロードキャスト制御の制限

スイッチはブロードキャストトラフィックの抑制に役立ちますが、ネットワーク内のブロードキャストトラフィックを管理および制御する効率はルーターほど高くありません。

 

ハブとスイッチの違い

以下の表は、スイッチとハブの  違いを概説しています

 

 

結論

ハブとスイッチの比較のまとめ：ハブはシンプルで費用対効果に優れていますが、スイッチはパフォーマンス、拡張性、セキュリティの面で上回っています。特定のネットワーク要件に基づいて適切なデバイスを選択することで、企業はデータ転送を最適化し、衝突を最小限に抑え、ネットワーク全体のパフォーマンスを向上させることができます。そのため、スイッチとハブを比較すると、現代のネットワークではスイッチが最適な選択肢であることは明らかです。