ブリッジ接続(ブリッジセツゾク)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

ブリッジ接続は、主にデータリンク層（OSI参照モデルの第2層）で動作し、複数の異なるネットワークセグメントを論理的に一つのネットワークとして結合する技術である。この技術により、物理的に分かれたネットワーク機器同士が、あたかも同じネットワーク内に存在するかのように通信が可能となる。ルータがネットワーク層（第3層）でIPアドレスに基づいて異なるネットワーク間の通信を仲介するのとは異なり、ブリッジは主にMACアドレス（物理アドレス）を用いてフレームの転送判断を行う点が特徴である。ブリッジは、ネットワークの効率性を向上させ、規模を拡張する目的で利用される。

ブリッジの最も重要な機能は、MACアドレスの学習とそれに基づいたフレームのフォワーディング（転送）およびフィルタリング（破棄）である。ブリッジは、自身が接続されている各ポートを通過するフレームを監視し、その送信元MACアドレスとフレームを受信したポートの情報を関連付けて、内部のMACアドレステーブル（またはフォワーディングデータベース）に記録する。この学習機能により、ブリッジはネットワーク内のどのMACアドレスを持つ機器がどのポートの先に接続されているかを把握する。テーブルにはMACアドレスとそれに対応するポート番号、そしてエントリの有効期限などが格納される。

フレームがブリッジに到着すると、ブリッジはその宛先MACアドレスをMACアドレステーブルと照合する。この照合結果に基づいて、ブリッジは以下のいずれかの動作を行う。 第一に、もし宛先MACアドレスがブリッジがフレームを受信したポートと同じセグメント内に存在するとテーブルで示されている場合、ブリッジはそのフレームを他のポートへ転送する必要がないと判断し、フレームをフィルタリング（破棄）する。これにより、不要なトラフィックが他のセグメントへ流れるのを防ぎ、ネットワーク全体の負荷を軽減する。 第二に、もし宛先MACアドレスがブリッジの別のポートの先に存在するとテーブルで示されている場合、ブリッジは該当するポートへフレームをフォワーディングする。この動作により、特定の機器宛てのフレームのみが必要なセグメントへと正確に転送される。 第三に、もし宛先MACアドレスがテーブルにまだ登録されていない場合や、ブロードキャストアドレス（全ての機器宛てのフレーム）である場合は、ブリッジは受信ポート以外の全てのポートにフレームをフォワーディングする。これは「フラッディング」と呼ばれる動作であり、未知の宛先やブロードキャストフレームがネットワーク全体に到達することを保証する。

このような動作により、ブリッジはネットワークを複数のコリジョンドメインに分割する。コリジョンドメインとは、イーサネットにおいて複数の機器が同時にデータを送信しようとした際に衝突が発生しうる範囲を指す。ブリッジの各ポートは独立したコリジョンドメインを形成するため、異なるポートに接続されたセグメント間では同時にデータ転送が可能となり、衝突の可能性が大幅に減少する。これにより、ネットワーク全体のパフォーマンスが向上し、スループット（単位時間あたりのデータ転送量）が増加する。ハブが全てのポートで一つのコリジョンドメインを共有するのに対し、ブリッジはこの点でより効率的な通信を実現する。ただし、ブリッジはブロードキャストフレームを全てのポートに転送するため、ブロードキャストドメインは分割しない。ブロードキャストドメインを分割するには、ルータなどのネットワーク層デバイスが必要となる。

ブリッジ接続は、ハードウェアとしての専用機器だけでなく、オペレーティングシステムに実装されたソフトウェア機能としても提供される。例えば、Windows OSには「ネットワークブリッジ」機能が標準で搭載されており、複数の物理ネットワークインターフェース（有線LANアダプタや無線LANアダプタなど）を論理的に結合し、それらをあたかも一つのネットワークカードであるかのように扱うことが可能になる。これにより、複数のネットワーク接続を統合し、例えば有線LANと無線LANの両方を持つPCを、ルータを使わずに簡易的なネットワーク中継器として機能させるといった用途に活用できる。また、仮想化環境においても、仮想マシンが物理ネットワークに接続するために利用される仮想スイッチは、実質的にブリッジの機能を提供している。これにより、ホストOSに接続された物理NICと仮想マシンが利用する仮想NICの間でフレームを転送し、仮想マシンが外部ネットワークと通信できるようにする。無線LAN環境では、WDS（Wireless Distribution System）などの技術で無線アクセスポイント間をブリッジ接続し、無線ネットワークの範囲を拡張する用途も存在する。

ルータと比較すると、ブリッジはデータリンク層で動作し、MACアドレスに基づいてフレームを転送する。ルータはネットワーク層で動作し、IPアドレスに基づいて異なるIPネットワーク間をルーティングする。ルータはブロードキャストドメインも分割するが、ブリッジは分割しない点が大きな違いである。したがって、ブリッジは主に単一のブロードキャストドメイン内でのネットワークセグメント化や拡張、およびコリジョンドメインの分離によるパフォーマンス向上に用いられる。異なるIPネットワーク間の接続や、大規模なネットワークのルーティングにはルータが不可欠となる。

ブリッジの導入においては、ネットワークループの問題に注意が必要である。複数のブリッジを冗長化のために接続すると、フレームがネットワーク内を無限に循環するループが発生し、ブロードキャストストームなどによるネットワークの機能停止を招く恐れがある。この問題を解決するために、スパニングツリープロトコル（STP）が一般的に使用される。STPは、ネットワーク内の冗長なパスを自動的に検出して一時的にブロックし、論理的なループフリーなトポロジを構築する。これにより、ループの発生を防ぎつつ、メインパスに障害が発生した際にはブロックされたパスを有効化して迂回ルートを確保する機能を提供する。STPは、ブリッジやスイッチ（多ポートのブリッジと見なせる）が多重接続される環境では必須のプロトコルである。

このように、ブリッジ接続はネットワークの効率性と拡張性を高めるための基本的な技術であり、今日の多様なネットワーク環境において、その機能は様々な形で活用されている。特に、セグメント間のトラフィックを制御し、ネットワークの混雑を緩和する上で重要な役割を担っている。