アクセス制御方式とイーサネット

④ 名前を分解して意味を読む

CSMA/CD の各語には、そのまま動作が書かれています。

「誰か話していないか確かめてから話し始め、ぶつかったら気づいて言い直す」——この日常的なふるまいを、そのまま機械にさせているわけです。

⑤ 長所と短所

なぜ急激に劣化するのか

利用が増えると衝突が増えます。衝突が起きれば再送が発生し、その再送がまた衝突を招きます。衝突が再送を生み、再送がさらに衝突を生むという悪循環に入るため、ある水準を超えると性能が坂を転げ落ちるように悪化します。

会議室のたとえでいえば、参加者が3人なら「あ、どうぞ」で済みますが、30人が同時に発言しようとすれば、譲り合いばかりで会議が進まなくなる——という状況です。

⑥ 「中央の管理者がいない」という設計思想

CSMA/CD方式には、発言の順番を決める司会者がいません。各端末が自分で判断して送信し、ぶつかったら自分で対処します。

この設計は、

• 仕組みが単純で安く作れる
• 中央の装置が壊れても全体は止まらない

という利点を持つ一方で、混雑時の調整ができないという弱点を抱えています。次のテーマで学ぶトークンパッシング方式は、まさにこの点を解決するために考え出された方式です。

4回の試行で1回しか成功していません。しかもこの間、ケーブルは衝突した信号で埋まっており、他の端末も送信できません。

この特性が意味すること

「空いているときは速いが、混むと極端に遅くなる」——これがCSMA/CD方式の性格です。

現在はどうなっているか

実は、現在のLANではこの問題はほとんど起きません。理由は次節で学ぶスイッチングハブにあります。

スイッチングハブは、宛先のポートにだけデータを流すため、そもそも衝突が起きにくくなります。さらに第1章の表にあったとおり、1000BASE-Tや10GBASE-Tでは全二重通信が使われ、送信と受信が別の経路で行われるため、衝突そのものが発生しません。

技術の発達によって、方式の弱点が解消された——という例です。ただし試験では、CSMA/CD方式の原理と弱点が引き続き問われます。

確認してみましょう

> 次の記述の正誤を判定せよ。

> a　CSMA/CD方式は、データの衝突を監視し、衝突が起きた場合には再送信する方式である。

> b　CSMA/CD方式は、制御方法が複雑である一方、利用量が増えてもパフォーマンスが劣化しにくい。

> c　LANでは原則、ある端末から送信されたデータはLAN内のすべての端末に送信され、受信側は自身宛のデータのみ受け取る。

解答　a：○　b：×　c：○

• b：×……CSMA/CD方式は制御方法がとてもシンプルである一方、利用がある一定量を超えると急激にパフォーマンスが劣化します。長所と短所の両方が逆に書かれています。

③ ビジー状態とは

ビジー状態は、ネットワークが使用中であることを表します。トークンの状態がビジーである間は、コンピュータは新たにデータを送信することはできません。

よって、コンピュータは、「ビジー状態のトークン＋送信データ」を次のコンピュータに渡します。こうして、送信データはリング内を巡回し、この間、データの宛先に指定されたコンピュータは、データをコンピュータ内部に取り込みます。

④ 一巡したあと

「ビジー状態のトークン＋送信データ」が一巡し、送信元のコンピュータに戻ったとき、そのコンピュータはデータを削除し、トークンの状態を「空き（フリー）」にします。

送信元が回収するという点が重要です。宛先のコンピュータはデータを取り込むだけで、リングから取り除きません。そのまま流し続け、一周して送信元に戻ったところで、送信元が「確かに届いた」と確認して回収します。

⑤ 用語の整理

⑥ 2つの方式を比べる

⑦ どちらが優れているのか

混雑時の安定性ではトークンパッシング方式が優れています。衝突が起きないので、利用が増えても性能が坂を転げ落ちることがありません。

それでも現在の主流はCSMA/CD方式（およびその発展形）です。理由は、

• 機器が安く作れる（複雑な制御が不要）
• スイッチングハブの普及で、そもそも衝突が起きにくくなった
• リング型トポロジ自体が使われなくなった（前節のとおり、1台の故障が全体に波及するため）

という事情によります。理論的な優劣と、実際に普及するかどうかは別——技術の世界でしばしば見られる構図です。第1章で見たQWERTY配列の話とも通じるものがあります。

② 代表的なイーサネットの形態

③ 規格名の読み方

一見すると暗号のようですが、3つの部分に分解すると意味が読めます。

100BASE-TX を例にとると、

1000BASE-T なら「1000Mbps＝1Gbps、ツイストペア」、10GBASE-T なら「10Gbps、ツイストペア」と読めます。

規格名を覚えるのではなく、読み方を覚える——こうしておけば、初見の規格名でも意味が推測できます。

④ 表から読み取れる3つのこと

1　光ファイバだけ伝送距離が桁違い

100BASE-TX（ツイストペア）が100mなのに対し、100BASE-FX（光ファイバ）は412m〜20kmです。前節で学んだとおり、光は減衰しにくいためです。

建物内はツイストペア、建物間は光ファイバという使い分けは、この距離の違いから来ています。

2　速度が上がっても距離は延びない

1000BASE-Tも10GBASE-Tも、最大伝送距離は100mのままです。ツイストペアを使う以上、距離の制約は変わりません。

3　高速な規格では全二重通信

1000BASE-Tと10GBASE-Tのアクセス制御が全二重通信になっています。

⑤ 全二重通信とは

全二重通信では、送信と受信が別の経路で行われるため、そもそも衝突が起こりません。だからCSMA/CDによる衝突検知が不要になります。

表で1000BASE-T以降のアクセス制御が「CSMA/CD」ではなく「全二重通信」になっているのは、このためです。衝突を検知する必要がないほど、根本から仕組みが変わったわけです。

⑥ カスケード接続

ハブにハブを接続することをカスケード接続といいます（次節で詳しく学びます）。

cascade は「階段状の滝」という意味です。ハブから枝分かれしたハブに、さらに機器がつながる——という階層構造を表しています。フロアごとにハブを置き、それを親のハブでまとめる構成は、カスケード接続の典型例です。