ＬＡＮの仕組み

３．ＬＡＮの仕組み

1)ＬＡＮの出現

　1980年代以降、ワークステーションやパソコンなどの情報機器が、小型で安く、高性能なものとなっていき、ユーザ１人で１台を所有するような状況になってきた。大型コンピュータの歴史と同様、最初はスタンドアロン型であったものが、互いをネットワークで結ぶことによって様々な機能が発揮できるようになっていった。ＬＡＮ（Local Area Net- work＝構内情報ネットワーク）の出現である。
　ＬＡＮは、ある建物や区域内において、ユーザ自身が敷設し管理するコンピュータ・ネットワークのことであるが、単純な配線でネットワーク上のどの機器とも通信でき、管理も容易でありながら、多量のデータを高速かつ誤りなく通信できることなどを特長としている。また、初期には一つのベンダ（vendor＝メーカ）がコンピュータから周辺機器までの全てを提供するシングル・ベンダであったものが、それぞれに特色あるメーカが多彩な周辺機器を提供し、これらを組み合わせてネットワーク化可能なマルチ・ベンダの状況へと進んできている。

[図7-2]

　図7.2は、ＬＡＮの概念的な構成図である。パソコンやワークステーション、磁気ディスクや光ディスクなどのメモリーやファイル装置、プリンタ、そしてゲートウェイまたはルータといわれる他のネットワークとの出入口となる機能などが、基本的には１本のケーブルによって接続されている。大型汎用コンピュータや、スーパーコンピュータも、ここではパソコンと同じ資格のもとでつなぎこまれることとなる。これらの、ＬＡＮに接続されたコンピュータを全てホスト・コンピュータという。（ホストというと、大型汎用コンピュータのことが思い浮かぶが、ネットワーク上で働くコンピュータは、パソコンも含め全てホスト・コンピュータと呼ばれる。）
　このようなＬＡＮの仕組みを使うと、ＬＡＮに接続されたユーザ間では、１対１や、１対多数による電子メールの交換（電子会議や電子掲示板を含む）が容易に行える。また、各ユーザの作成した文書を特定のワークステーションに共同で蓄積し、これを文書データベースとして利用するとか、ワークステーションに表計算ソフトなどの応用ソフトを搭載しておき、他のワークステーションやパソコンは必要な時だけそのソフトをとり出してきて利用するということもでき、経費の節約になる。（ただし、このソフトはＬＡＮ上で共同利用するという前提での購入契約が必要である。）
　この場合のワークステーションのように、ネットワークに対してあるサービスを行うものをサーバ（server＝奉仕者）、要求を出す側のパソコンやワークステーションをクライアント（client＝依頼者）と呼び、その形態はクライアント・サーバ・モデルといわれる。オートチェンジャ式のＣＤ－ＲＯＭプレイヤを接続すればＣＤ－ＲＯＭサーバとなり、大容量のデータベース装置として共用できるといった具合で、このような情報資源や機器の共有化はＬＡＮの大きなメリットである15) 。

2)ＬＡＮの方式

　ＬＡＮの伝送路となるケーブルには、同軸ケーブル、光ファイバ、ツイストペアケーブル（電話線のような細い２本の撚線）などが用いられ、伝送路の形態（トポロジという）には、バス型（母線型）、リング型、スター型などがある。また、データ（パケット）の送出方式（伝送路へのアクセス方式）には、伝送路の上に早く出たものから送る方式、順番を待ってから送る方式、通信量に応じて特定の通信チャネルを割り当てて送る方式などがある。これらのアクセス方式や伝送路のトポロジの組み合わせによって、ＬＡＮには幾つかの方式がある16) 。

1　イーサネット（Ethernet）

　現在、広く普及しているのは、1970年代のはじめに開発されたイーサネット(Ethernet) 方式である。
　イーサネットでは、１本のバス（母線）となる同軸ケーブルを張り、その途中の各所にトランシーバと呼ぶ接点を設け、端末を接続する。端末から発信されたパケットは搬送波（carrier)に乗って、バスの上を送られていく。バス上に他のパケットがなければ無事に届くし、万一、他のパケットと衝突してしまったら、もう一度パケットを送り直すまでである。(図7.3)

[図7-3]

　これを少し詳しく見ると、イーサネットのそれぞれの端末では、 1まずバス上に、他のパケットを送っている搬送波があるかないかを感知（sense)する。 2搬送波がなければ、複数の端末が勝手にパケットを送ろうとする(multipul access）。 3もし、パケットの衝突(collision) が検出（detection)された場合には、乱数によって決定される一定の時間を待ってからアクセスをやり直すのである。ゆえにこの方式には、搬送波感知多重アクセス／衝突検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ：Carrier Sense Multipul Access/Collision Detection) 方式という長い名前がついているが、その意味を考えて覚えればイーサネットの原理はわかりやすい17) 。
　イーサネットに用いられる１本の同軸ケーブルは最大 500ｍまでで、この単位をセグメント（segment)と呼ぶ。１つのセグメントに接続できるステーション数は最大 100台までだが、セグメントどうしを接続する装置によって、より大きなＬＡＮにすることができる。あまり多数の端末を接続するとパケットの衝突が増大して送信効率が落ちるため、複数のセグメントにまたがる必要のないパケットは遮断する装置なども用いられ、全体の構成も複雑なものとなってくる。イーサネットの伝送速度は１秒間に10メガ（100 万）ビットで、これを10Ｍbps(bits par second)と表記する。
　ちなみに、８ビットで英数字１文字を表現することができ、これが１バイト(byte)である。つまり 100万ビットは12万5,000 バイトなので、10Ｍbps とは１秒間に英数字12万 5,000 字（かな漢字なら６万2,500 字）を伝送できる能力ということになる。 bpsという単位はネットワークの伝送能力を説明する上での重要な単位である。

2　トークン・リング(Token Ring)

[図7-4］

　ＣＳＭＡ／ＣＤの早い者勝ち方式に対して、順番待ち方式とでも言うべきものが、トークン・パッシング方式である。これはリング型に張った伝送路上を、トークンと呼ぶ制御専用のパケットが常時巡回しており、このトークンを受け取ったパケットだけが伝送路上に出ることができるというものである。トークンはつまり電子的な通行手形というべきもので、トークンが別のパケットを持っている場合には、もう一周待ち、トークンが手空きになってからこれを獲得する。回転している観覧車に乗り込もうとして、先客があるときは、先客が別の場所で降りるまで遠慮するわけである。ちなみにトークンとは、遊戯施設などで用いられる代用硬貨－Token coinからきたという18) 。（図7.4）
この方式をツイストペアケーブルで行うのが、ＩＢＭのトークン・リング方式で、伝送速度が４Ｍbps と16Ｍbps のものがある19) 。

3　ＦＤＤＩ(Fiber Distributed Data Interface)

　トークン・パッシング方式を、リング型に結んだ光ファイバによって行うのが、ＦＤＤＩ(Fiber Distributed Data Interface)である。ＦＤＤＩは 100Ｍbps という非常に高速の伝送能力を持つ。これはマルチメディアの伝送、例えばカラー動画像の伝送などには不可欠なものでもある。ステーション間隔は最大２kmと長大なＬＡＮが構築でき、ケーブルが二重化（主リングと副リングの２本のリングで構成）されているため、信頼性も高い。このため、ＦＤＤＩは、イーサネットやトークンリングなどのＬＡＮを統合するような、バックボーンＬＡＮとして使われることが多い。

　実際のＬＡＮにおいては、これらのトポロジやアクセス方式は混在して用いられることが多い。

　例えば、建物の中を上下に貫通する幹線ＬＡＮはＦＤＤＩとし、各フロアごとに中継装置を設けて、そこから支線ＬＡＮをイーサネットで延伸させるといった方法である。各フロアでは、太い同軸ケーブルや光ファイバをひき回すのが不便なので、集線装置（ハブとかコンセントレータと呼ばれる装置がある）によって、ツイストペアケーブルをスター型に端末に接続する場合も多い20) 。（図7.5）
[図7-5］

　キャンパスにＬＡＮが導入されることになり、光ファイバの敷設工事が始まったので、いよいよ自分のデスクにも光通信時代が来るかと楽しみに待っていると、何だか頼りない電話線のような線がつながれるだけで、拍子ぬけしたりするのはこのためである。
　このように、一つの機関が構築しているＬＡＮの内部構造は複雑だが、全体としては一つの自律的なシステムとして完結しており、ＬＡＮ管理者によって管理されている。ＬＡＮと外部のネットワークとの接点となるのが、ゲートウェイ、あるいはルータと呼ばれるもので、これが他のＬＡＮとの間でパケットをやり取りする中継機の役割を果たす。ゲートウェイ、あるいはルータは、ＬＡＮのユーザが、ＷＡＮ（Wide Area Network)の世界へ飛び出していくための大事な仕組みである。ゲートウェイ（gateway)は互換性のないネットワーク間でデータを転送する装置、ルータ（router＝経路制御装置）は同じプロトコルを使用しているネットワーク間でデータを転送する特化された装置のことであるが、しばしば同義語のように用いられる21) 。以下の説明では、ルータという用語に統一して述べる。