スイッチとVLANとは？

スイッチとVLANの意味

スイッチ（スイッチングハブ）は、宛先のMACアドレスをもとにデータを必要なポートだけに送るネットワーク機器。VLAN（Virtual LAN）は、物理的な配線構成にかかわらず、スイッチの設定だけで論理的に複数の独立したネットワークに分割する技術。

スイッチとVLANの具体例

1台の物理スイッチに接続された総務部と開発部のパソコンを、VLANで論理的に別ネットワークとして分離すれば、部署間の不要な通信を制限しつつ、配線の変更なしに柔軟な構成変更ができる。

スイッチとVLANは試験でどう引っ掛けられる？

動作する階層の取り違えが定番。リピータハブは物理層で全ポートに垂れ流し、スイッチングハブはデータリンク層でMACアドレスを見て必要なポートだけに送り、ルータはネットワーク層でIPアドレスを見る。またVLANで分けたセグメント同士は同じ物理スイッチ上にあっても直接通信できず、通信させるにはルータ（またはレイヤ3スイッチ）による転送が必要。

スイッチとVLANと関連する用語

• IPアドレスとMACアドレスの基礎
• ルーティングプロトコル

スイッチとVLANが出た過去問

• 次の条件を満足する論理回路はどれか。 〔条件〕 階段の上下にあるスイッチA又はBで、一つの照明を点灯・消灯する。すなわち、一方のスイッチの状態にかかわらず、他方…

  正解：XOR

  要点：三路スイッチの動作は排他的論理和で表せる

  階段の上下どちらのスイッチでも照明を切り替えられるということは、片方の状態を固定したまま他方を変えると必ず出力が反転する必要があります。これは2入力のうち一致すれば0、異なれば1になる排他的論理和（XOR）の性質そのものです。ANDやNAND、NORでは、一方の入力の状態によって他方の操作が効かなくなる組合せが生じます。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問23（IPA）

• ルータの機能に関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：伝送媒体やアクセス制御方式が異なるネットワークの接続が可能であり、送信データのIPアドレスを識別し、データの転送経路を決定する。

  要点：ルータはネットワーク層でIPアドレスにより経路を決める

  ルータはOSI基本参照モデルのネットワーク層で動作し、パケットの宛先IPアドレスを見て経路表に従い転送先を決めます。ネットワーク層より下の物理層・データリンク層は接続する側ごとに異なっていてよいため、伝送媒体やアクセス制御方式が違うネットワーク同士でも相互接続できます。データリンク層で中継するのはブリッジやスイッチの役割です。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問31（IPA）

• LSIの省電力制御技術であるパワーゲーティングの説明として，適切なものはどれか。

  正解：動作する必要がない回路ブロックへの電源供給を遮断することによって，消費電力を減らす。

  要点：パワーゲーティングは不要ブロックの電源を遮断する

  パワーゲーティングは、使っていない回路ブロックへの電源供給そのものをスイッチで遮断する技術である。クロックだけを止める方式と違い、リーク電流（待機時の漏れ電流）まで削減できる点が特徴である。

  出典：平成28年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問22（IPA）

• CSMA/CD方式のLANで使用されるスイッチングハブ（レイヤ2スイッチ）は，フレームの蓄積機能，速度変換機能や交換機能をもっている。このようなスイッチングハブ…

  正解：ブリッジ

  要点：スイッチングハブとブリッジはどちらもデータリンク層の装置

  スイッチングハブはMACアドレスを見てフレームを転送するデータリンク層（第2層）の装置である。同じ第2層で動作し、フレームを蓄積して転送先を選ぶ従来の装置がブリッジである。

  出典：平成28年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問33（IPA）

• ONF（Open Networking Foundation）が標準化を進めているOpenFlowプロトコルを用いたSDN（Software-Defined N…

  正解：ネットワーク制御機能とデータ転送機能を論理的に分離し、コントローラと呼ばれるソフトウェアで、データ転送機能をもつネットワーク機器の集中制御を可能とするアーキテクチャ

  要点：SDNは制御機能と転送機能を分離しソフトで集中制御する

  SDNは、ネットワーク機器がもつ経路制御などの制御機能と、実際にパケットを転送するデータ転送機能とを論理的に分離し、制御をコントローラと呼ぶソフトウェアへ集約するアーキテクチャである。OpenFlowはコントローラとスイッチの間でフローの制御情報をやり取りするプロトコルで、これによりネットワーク構成をソフトウェアから柔軟に定義できる。

  出典：平成29年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問35（IPA）