【ITニュース解説】Just finished day 1 of Networking Fundamentals. Learnt switches and hubs. Hubs sent message to everyone connected, while switches not, hubs work with IP while switches MAC address. Am I wrong?

ネットワークの基礎を学んだばかりの人が、ハブとスイッチの違いについて質問している。ハブは接続された全ての機器にデータを送るのに対し、スイッチはそうではない、ハブはIPアドレスを使い、スイッチはMACアドレスを使うという理解で正しいか、という内容だ。

この理解には、いくつか誤りがある。まず、ハブとスイッチの基本的な役割から説明しよう。どちらもネットワーク機器であり、複数のデバイスを接続してネットワークを構築するために使用される。例えば、家庭やオフィスで複数のパソコンやプリンターをインターネットに接続する場合、ハブやスイッチがその役割を果たす。

ハブは、受信したデータを接続されている全てのデバイスに無差別に転送する。これは「ブロードキャスト」と呼ばれる方式だ。ハブは非常に単純な構造をしているため、安価で導入しやすいという利点がある。しかし、全てのデバイスに同じデータが送られるため、ネットワーク全体のトラフィックが増加し、データの衝突（コリジョン）が起こりやすくなるという欠点がある。コリジョンが発生すると、データを再送する必要が生じ、ネットワークの速度が低下する。ハブはOSI参照モデルにおける物理層（レイヤー1）の機器として機能する。

一方、スイッチは、受信したデータを宛先となる特定のデバイスにのみ転送する。これは「ユニキャスト」と呼ばれる方式だ。スイッチは、MACアドレスと呼ばれる各デバイス固有の識別情報に基づいて、データの転送先を判断する。スイッチは、どのMACアドレスがどのポートに接続されているかを学習し、MACアドレステーブルというデータベースに記録する。このテーブルを参照することで、スイッチは効率的にデータを転送できる。そのため、ハブに比べてネットワークのトラフィックが少なく、データの衝突も起こりにくい。スイッチはOSI参照モデルにおけるデータリンク層（レイヤー2）の機器として機能する。

質問者は「ハブはIPアドレスを使い、スイッチはMACアドレスを使う」と理解しているようだが、これは正しくない。IPアドレスは、ネットワーク層（レイヤー3）で使用されるアドレスであり、ネットワーク上でのデバイスの論理的な住所を表す。MACアドレスは、データリンク層（レイヤー2）で使用されるアドレスであり、ネットワークインターフェースカード（NIC）に固有の物理的なアドレスを表す。

ハブは、MACアドレスやIPアドレスを意識せずに、受信した電気信号を単純に全てのポートにコピーして転送する。つまり、ハブ自体はアドレス情報を解釈しない。一方、スイッチは、MACアドレスに基づいてデータの転送先を判断する。

IPアドレスは、より複雑なネットワーク、例えばインターネット上でデバイスを識別するために使用される。家庭内LANのような小規模なネットワークでは、IPアドレスは通常、ルーターによって割り当てられる。ルーターは、家庭内ネットワークとインターネットを接続する役割を持ち、NAT（Network Address Translation）という技術を使って、複数のデバイスが同じグローバルIPアドレスを共有できるようにする。

まとめると、ハブは単純なリピーターとして機能し、受信したデータを全てのポートにブロードキャストする。スイッチは、MACアドレスに基づいてデータの転送先を判断し、効率的にデータを転送する。ハブはMACアドレスやIPアドレスを解釈しないが、スイッチはMACアドレスを学習し、利用する。IPアドレスは、より大規模なネットワークでデバイスを識別するために使用される。

ネットワークの基礎を学ぶ上で、これらの概念を正しく理解することが重要だ。さらに学習を進めることで、より複雑なネットワークの仕組みやトラブルシューティングの方法を理解できるようになるだろう。