データリンク層と物理層の概要
ネットワーク層の下に位置する、データリンク層はネットワーク間の違いを埋める働きがあります。データリンク層ではデータにヘッダをつけたものをフレームと言います。
また、データリンクの中で信号が流れている部分を物理層と言います。ここでは、ビット列と信号の返還が行われますが、その方法は機器の持つ性質に依存するため、決まったプロトコルはありません。物理層は、他の層と性質が異なるので、データリンク層の一部と考えたり、TCP/IPの階層には含まない場合もあります。
コンピュータからネットワークの玄関口となる機器をネットワークインターフェースカード(NIC)と呼んでいます。NICにはMAC(Media Access Control)アドレスという固有のアドレスが割りふられていて、データリンク層ではこの番号を使って機器を特定しています。ネットワークを超えるときにはIPアドレスが、データリンク層に入ってからはMACアドレスが使用されます。IPアドレスとMACアドレスの違いは、私の解釈ですがIPアドレスはコンピュータを識別するためのもので、送信先と送信元に割り振られてます。一方でMACアドレスはルータなどにも割り振られていて、どの機器を仲介して通ってくるかを指定する目的で使用されるものだと思います。IPアドレスはソフト的に割り振られているため変更が容易です。
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データリンクを構成する要素
- ノード：データリンク上にある機器のことで、コンピュータやルータのことを指します。
- 通信媒体：ノード間をつなぐケーブル。その種類には金属線ケーブル、光ファイバーケーブル、無線などがあります。金属線ケーブルが電圧の変化で信号を伝えるのに対して、光ファイバーケーブルは光の明滅で信号を伝えています。
- ノードと通信媒体をつなぐ機器：ビット列と信号の変換を行います。ネットワークインターフェースカード(NIC)やモデムなどがあります。
データリンクの種類
- イーサネット：ネットワーク上のすべての機器上に信号を送り、該当する機器だけが受け取る。最も普及しているデータリンク
- トークンリンク：ネットワーク上に流れているトークン(しるし)というフレームを使って通信。トークンを取得したコンピュータしか送信できないので(トークンパッシング方式)、フレームの衝突が起きない。
- FDDI：光ファイバーを使った、トークンパッシング方式のデータリンク。
- 無線LAN：電波や赤外線を利用。
- Bluetooth：2.4GHzの電波帯を利用。
xDSLとWiMAXについて
ADSLや、SDSLなど電話線を使ったデジタル通信の技術を総称してxDSLと呼びます。SDSLがアップロードとダウンロードの速度が等しいのに対して、ADSLはダウンロードの方が早くなっています。現在では携帯電話やWiWAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)など無線系のインターネット接続サービスが増え、ADSL利用者は減少してきています。WiMAXは高速モバイル通信を実現する次世代ブロードバンドで、下り最大40Mbps、上り最大15.4Mbpsと光通信には及ばないものの、動画を再生するにも十分な通信速度です。残念ながら私のアパートではカバーされていませんが、人口カバー率は主要都市では99%、全国でも90%もカバーしているようです。モバイルルーターだけでなくPC、スマートフォンなどに内蔵されたものもあります。
データリンク上の機器について
- リピーター：ネットワーク上の信号を補正し、信号の劣化を防ぐ。
- ブリッジ：信号の補正に加えて、異なる2つのデータリンクをつなぐ機能を持つ。
- ハブ：ネットワーク上でケーブルを分岐するための機器。リピータの役割も持つ。
- スイッチングハブ：宛先MACアドレスを見て、特定のノードにのみ信号を送る。
—————————————以下参考文献————————————————–
「IPアドレスとMACアドレス」 http://www.mm-labo.com/computer/tcpip/ipaddress/ipaddressandmacaddress.html
「WiMAXと光を比較」 http://wimax-hikari.provider-fan.com/
「TCP/IPの絵本」 アンク著
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