MACアドレスとスイッチMACアドレスに関するよくある質問

著者 Aiyden

日付 01/20/2022

ネットワークにおけるMACアドレスとは何ですか？MACアドレスとIPアドレスには、どのような違いがありますか？スイッチはどのようにMACアドレスを学習しますか？スイッチのMACアドレスを確認するにはどうすればよいですか？この記事で答えをご確認ください。

現代の文盲でない限り、聞いたことがあるはずです IPアドレスes. ネットワーク通信に詳しい方なら、すべてのデバイスには別のID番号 — MACアドレスがあることをご存じでしょう。この記事では、通信分野で最も重要なデータ伝送機器のMAC番号 — スイッチのMACアドレスに焦点を当てます。この記事を読んだ後、MAC IDに関する包括的な基礎知識を身につけ、スイッチのMACアドレスに関するよくある質問に答えられるようになることを著者は願っています。

MACアドレスとは何ですか？

スイッチのMACアドレス以外にも、コンピューターのMACアドレス、iPhoneのMACアドレス、ルーターのMACアドレスなど、ほぼすべてのネットワーク通信ハードウェアにデバイスのMACアドレスが存在します。スイッチのMACアドレスを理解するために、まずMAC IDアドレスの概要を見てみましょう。

ネットワークにおけるMACアドレスとは何ですか？

MACアドレスは、メディアアクセス制御アドレスを意味します。ハードウェアアドレス、物理アドレス、LANアドレス、またはEthernetアドレスとも呼ばれます。IEEE 802では、MACアドレスは2進数で6バイト（48ビット）と規定されており、12桁の16進数形式で記述されます。この12桁は、アラビア数字（0～9）と英字（a～f、またはA～F）で表されます。MAC Ethernetアドレスは2つの部分で構成され、最初の6桁はメーカーの組織的に一意な識別子 (OUI)であり、最後の6桁はネットワークインターフェイスコントローラー（NIC）のシリアルIDを表します。

MACアドレスはどのような形式ですか？

これらの数字は12桁の16進数（たとえば00015a0053af）ですが、異なる形式で表示される場合があります MACアドレス形式s. ほとんどのデバイスの物理アドレスはコロン区切りの十六進表記で記述され、一部はハイフン区切りの十六進表記またはピリオド区切りの十六進表記で記述されます。たとえば、コンピューターのMAC番号は通常、コロンまたはハイフンで2桁ずつ6組に区切られ、00:01:5a:00:53:afや00-01-5a-00-53-afのように表記されます。CiscoシステムのネットワークスイッチのMACアドレスは通常、4桁ごとにピリオドで3つのグループに区切られ、38f9.d329.a785のように表記されます。

MACアドレスは何に使用されますか？

メディアアクセス制御アドレスは、ネットワーク機器のポートを特定するためにNICに割り当てられる識別番号です。つまり、ネットワークに接続された複数のポートを持つスイッチでは、各ポートに固有のメディアアクセス制御アドレス識別子があります。そのため、スイッチには、基本となるEthernetスイッチのMACアドレスだけでなく、接続されているすべてのインターフェースの物理アドレスを記憶する動的MACアドレステーブルがあります。記憶されたアドレスにより、スイッチは指定されたメッセージの送信先を正確に特定できます。

MAC AddressとIP Addressの違い：何'違いとは&MAC数が重要な理由は？

MACアドレスとIPアドレスはどちらも、ネットワーク内の各デバイスに割り当てられる一意の識別子です。これらの一意のアドレスがあるからこそ、エンドデバイスは相互に通信できます。ただし、それぞれ異なるネットワーク層で動作し、各自の役割を果たします。

MACアドレスは、2番目に位置するデータリンク層（DDL）のメディアアクセス制御（MAC）副層で機能するハードウェアアドレスであるため、メディアアクセス制御アドレスはレイヤー2アドレスとも呼ばれます。製造時にメーカーによって事前に割り当てられ、変更したり再利用したりすることはできません。同じMAC番号を持つNICが2つ存在することはありません。

IPアドレスネットワーク層で動作するソフトウェアアドレスであり、3番目の層に位置するため、IPアドレスはレイヤー3アドレスとも呼ばれます。これは要件に基づいてネットワーク管理者によって割り当てられます。一意のIPアドレスを持つデバイスがネットワークから取り外された場合、ネットワーク管理者はそのIP番号を再利用して、新たに接続されたデバイスにアドレスを割り当てることができます。

あなたはElijahという名前の従業員です。会社から10345という社員番号が割り当てられています。今年の創立記念日に、あなたはiPhone 13の賞品を獲得します。賞品を受け取りに行くと、管理スタッフがあなたの名前を確認し、社員番号もチェックします。冗長だと思うかもしれませんが、実際には機能しています。なぜなら、名前は再利用される可能性がありますが、社員番号は一意だからです。

MACとIPアドレスの関係は、上記のシナリオと似ています。データパケットがLANに到着すると、対応するIPアドレスのホストに直接送信できるのに、なぜそのIPホストのMACアドレスを問い合わせるのでしょうか？

ケース例を以下に示します。ホスト1（IPアドレス192.168.1.1）がホスト2（IPアドレス192.168.1.2）にメッセージを送信する場合、次の2つのシナリオがあります。

1. H1とH2は同じネットワーク内にあります。

• H1がブロードキャストする内容：何'IPアドレス192.168.1.2を持つノードのMACアドレスは何ですか？
• IPアドレスに対応するホスト2が応答します：私のMACアドレスは0000.0a1f.21a2です。
• その後、H1はH2と直接通信します。

2. H1とH2は異なる2つのネットワークにあります, 私たちはトラフィックの転送にはゲートウェイルーターを使用する必要があります。

• H1はH2が別のネットワークにあることを認識しているため、ARPプロトコルを通じてR1の物理アドレスにアクセスします。それはfa16.3e3f.fd3cです。

• 次に、H1はR1のfa16.3e3f.fd3cへIPパケットを送信します。このIPパケットは、H1の送信元IPアドレス（192.168.1.1）、H2の宛先IPアドレス（192.168.2.2）、H1の送信元MACアドレス（fa16.3e87.9c2a）、R1の宛先MACアドレス（fa16.3e3f.fd3c）、およびメッセージデータで構成されます。

• パッケージフレームがR1に到達すると、R1は宛先IPアドレスが192.168.2.2であることを取得します。

• R1はH2が存在するネットワークのプレフィックスを保存しているため、パケットをホップIPアドレス（192.168.12.2） R2の。R1が取得するR2のMAC番号は fARPを介したa16.3e01.0c98。

• その後、R1はfa16.3e01.0c98にパケットを送信します R2の。IPパケットは、H1の送信元IPアドレス（192.168.1.1）、H2の宛先IPアドレス（192.168.2.2）、R1の送信元MACアドレス（fa16.3e3f.fd3c）、R2の宛先MACアドレス（fa16.3e01.0c98）、およびメッセージデータで構成されます。

• R2は上記と同様のプロセスを経て、最終的にパケットフレームはH2へ正常に転送されます。

事例の出典:

https://networklessons.com/cisco/ccna-routing-switching-icnd1-100-105/ip-routing-explained

これで要点はお分かりいただけたはずです：

データフレームが送信元アドレスから宛先アドレスへ送信される際、多くの場合、到着するまでに複数のノードを経由する必要があります。送信元デバイスは宛先デバイスのハードウェアアドレスを認識していませんが、すべてのノードは隣接ノードのMAC IDにアクセスできます。実際の通信を可能にするのがMACアドレスです。

IPアドレスは、最初の送信元デバイスから最終的な宛先デバイスへデータフレームを配信する役割を担います。一方、MACアドレスは、あるノードから別のノードへデータフレームを送るための橋渡しの役割を果たします。

スイッチはどのようにMACアドレスを学習するのか？

LAN内のホストデバイス間をつなぐインテリジェントな橋渡し役として、ネットワークスイッチはMACアドレスを使用して、宛先デバイスへのデータ送信を支援します。スイッチのMACアドレスがどのように機能するかを示すため、以下に例を挙げます。

ネットワークスイッチに4台のコンピューターが接続されています。AがCと通信しようとすると、何が起こるか見てみましょう:

まず、AはARPプロトコルのブロードキャストを使用してCのMAC IDを確認し、宛先MACアドレスをCに設定したデータパケットを送信します。

パケットがスイッチに転送されると、スイッチはMACアドレステーブル内のMAC IDを確認します。宛先MACアドレスがCに接続されているポートにあることを学習します。その後、スイッチはCに接続されているポートからのみメッセージを送信します。これにより、ブロードキャストの数が減少します。

BとDは、AとC間の通信または他のステーションによる送信が終了するまで待つことなく、同時に通信できます（Carrier-sense multiple access with collision detection, CSMA/CD）。したがって、スイッチを使用することでネットワークの利用効率が向上します。