ブリッジ(ブリッジ)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

ブリッジは、コンピュータネットワークにおいて、複数のネットワークセグメントを接続し、フレームの転送を制御する役割を持つネットワーク機器である。OSI参照モデルのデータリンク層、すなわち第2層で機能する。この層で動作するため、ブリッジはIPアドレスのようなネットワーク層のアドレスではなく、MACアドレス（Media Access Control address）と呼ばれる物理アドレスに基づいてフレームの処理を行う。

ブリッジの主な目的は、ネットワーク全体の効率を向上させることにある。具体的には、大規模な単一のネットワークセグメントをより小さな複数のセグメントに分割することで、ネットワーク内の衝突（コリジョン）を減少させる。イーサネットのような共有媒体型ネットワークでは、複数のデバイスが同時にデータを送信しようとすると衝突が発生し、データの再送が必要となるため、ネットワークのパフォーマンスが低下する。ブリッジはこのような衝突ドメインを分割し、各セグメントでの衝突の影響を局所化する。

ブリッジの動作原理は、主にMACアドレスの学習、フレームのフィルタリング、およびフォワーディングという三つの機能に基づいている。まず、ブリッジは自身のポートを通過するフレームの送信元MACアドレスを学習し、どのMACアドレスがどのポートの先に存在するかという情報をMACアドレステーブル（またはフォワーディングテーブル）に記録する。この学習プロセスは、ブリッジが起動してからネットワークトラフィックが流れる中で動的に行われる。あるポートからフレームを受信すると、ブリッジはそのフレームの送信元MACアドレスと受信したポートの関連付けをテーブルに登録する。

次に、フレームのフィルタリング機能がある。これは、ブリッジが受信したフレームを、転送する必要があるかどうかを判断する機能である。フレームが到着すると、ブリッジはまずそのフレームの宛先MACアドレスを調べる。そして、自身のMACアドレステーブルを参照し、宛先MACアドレスがフレームを受信したポートと同じセグメント内にあるかどうかを確認する。もし宛先が受信ポートと同じセグメント内にあると判断した場合、そのフレームは他のセグメントに転送する必要がないと判断され、ブリッジはフレームを破棄する。これにより、不要なトラフィックがネットワークの他の部分へ拡散するのを防ぎ、ネットワークの負荷を軽減する。

そして、フォワーディング機能とは、フィルタリングの結果、転送が必要と判断されたフレームを適切なセグメントへ送出する機能である。ブリッジは宛先MACアドレスがテーブル内にあり、かつ受信ポートとは異なるポートの先に存在すると判断した場合、その宛先ポートへフレームを転送する。もし宛先MACアドレスがテーブルに存在しない場合、ブリッジはそのフレームをブロードキャストフレームとして扱い、受信ポート以外の全てのポートに転送する。これをフラッディングと呼ぶ。これは、宛先デバイスがネットワーク上のどこにあるかを学習するための初期段階、またはブロードキャストやマルチキャストフレームのような全てのデバイスに届けるべきフレームを処理する際に行われる。

ブリッジを導入することによる利点は多岐にわたる。最も重要なのは、前述の通り衝突ドメインを分割し、ネットワークのパフォーマンスを向上させることである。各セグメントが独立した衝突ドメインを持つため、特定のセグメントでのトラフィック増加が他のセグメントに与える影響を最小限に抑えることができる。また、ブリッジは物理的に異なる種類のネットワークセグメント、例えばイーサネットと無線LANのセグメントを接続する際にも利用されることがある。これにより、既存のネットワークインフラを大きく変更することなく、新しい技術を統合することが可能となる。

一方で、ブリッジにはいくつかの限界も存在する。ブリッジはデータリンク層で動作するため、IPアドレスに基づくルーティング機能は持たない。このため、異なるネットワークアドレス体系を持つ、いわゆる異なるIPサブネット間を接続することはできない。その役割は、ネットワーク層で動作するルーターが担う。また、ブリッジはブロードキャストフレームをフィルタリングせず、全てのポートに転送する。そのため、大規模なネットワークに多数のブリッジを導入すると、ブロードキャストフレームがネットワーク全体に溢れかえる「ブロードキャストストーム」という現象を引き起こし、ネットワーク全体の性能を著しく低下させる可能性がある。これにより、ブリッジが分割できるのは衝突ドメインのみであり、ブロードキャストドメインは分割できないという特性を持つ。

現代のネットワークにおいては、「スイッチ」と呼ばれる機器が主流であり、ブリッジという単体の機器として目にすることは少なくなっている。しかし、スイッチは多ポートのブリッジが発展したものであり、基本的な動作原理、すなわちMACアドレス学習、フィルタリング、フォワーディングといったブリッジの機能は、そのままスイッチにも受け継がれている。スイッチは、より多くのポートを持ち、より高速にフレームを処理できる高性能なブリッジと考えることができる。各ポートが独立した衝突ドメインを持つため、全二重通信が可能となり、ネットワーク全体の帯域幅を効率的に利用できる。したがって、システムエンジニアを目指す上でブリッジの概念を理解することは、現代ネットワークの基盤であるスイッチの動作を深く理解するために不可欠である。