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有線LAN(ケーブル接続のLAN)

ケーブルで機器を接続する有線方式のLAN。

DIAGRAM
ツイストペア(LANケーブル)
光ファイバ
SWITCH集線装置(ハブ)PCPCNASRJ-45 コネクタ上位スイッチ基幹・長距離光ファイバ各機器をケーブルでスイッチに集めるのが有線LAN
解説

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有線LANとは

PCHUBサーバケーブルで物理的につなぐ

有線LANとは、ケーブルを使って機器どうしを物理的に接続するLANのことです。パソコンやサーバを、LANケーブルでハブやスイッチ(集線装置)につないでネットワークを作ります。

電波でつなぐ無線LAN(Wi-Fi)と対になる方式で、現在の有線LANのほとんどはEthernet(イーサネット)という規格にもとづいて作られています。機器側にはケーブルを差し込むRJ-45という四角いコネクタの口があり、ここにLANケーブルを「カチッ」と差し込んで接続します。

身近な例で考えると、有線LANは固定電話の配線に似ています。線で物理的につながっているぶん、つなぎ方は手間ですが、通信が安定して途切れにくいのが特徴です。上の図解で、青いケーブルでスイッチに集まっているのが有線LANの基本構成です。

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主要ケーブル規格

ツイストペア銅線をより合わせ~100m / 安価光ファイバ光で伝送長距離・高速用途で使い分ける

有線LANで使うケーブルには、大きく2つの種類があります。
ツイストペアケーブル(UTP):銅線を2本ずつより合わせたもの。一般にLANケーブルといえばこれ。安価で扱いやすいが、ノイズや距離に弱く、1区間およそ100mまで
光ファイバケーブル:光の点滅で信号を伝える。長距離・高速・ノイズに強いが高価。ビル間や基幹回線に使う

ツイストペアケーブルは、伝送速度ごとに「カテゴリ(CAT)」という等級が決められています。
CAT5e:最大 1Gbps(毎秒10億ビット)
CAT6 / CAT6A:最大 10Gbps
数字が大きいほど高速な通信に対応します。

身近な例で考えると、ツイストペアは近所への手紙、光ファイバは遠くへ送る速達便のようなものです。短距離なら安いツイストペア、長距離・大容量なら光ファイバ、と用途に応じて使い分けます。

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無線LANとの比較

有線安定・高速無線配線不要・自由長所と短所が逆

有線LANと無線LAN(Wi-Fi)は、長所と短所がちょうど逆になっています。
通信の安定性:有線は途切れにくく安定、無線は障害物や電波干渉で不安定になりやすい
速度:一般に有線のほうが速く、ばらつきも少ない
配線の手間:有線はケーブルが必要、無線は配線不要で機器を自由に動かせる

セキュリティの面でも違いがあります。無線は電波が空間に飛ぶため盗聴されやすく暗号化が必須ですが、有線はケーブルにつながないと通信できないため、物理的に近づけない人は盗聴しにくくなります。

身近な例で考えると、有線は線でつながった固定電話、無線はスマートフォンのようなものです。安定性を重視するサーバや基幹設備は有線、移動して使うノートPCやスマホは無線、と組み合わせて使うのが一般的です。

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なぜ有線は安定するか

有線:物理ケーブルで直結PCHUBノイズや障害物の影響を受けない無線:電波で通信PCAP壁・電子レンジ等で電波が弱まることがある

結論から言うと、ケーブルの中に信号を閉じ込めて送るからです。無線は電波が空中を飛ぶため、障害物(壁・床)や他の電波(電子レンジ・ほかのWi-Fi)の影響を受けます。

有線LANでは電気信号(または光信号)がケーブルの中だけを通るため、
壁の向こうや隣のフロアの電波干渉を受けない
同時に多くの人が使っても電波が混雑しない
速度のばらつきが少なく安定した通信品質を保てる

身近な例では、水道管(有線)と霧吹き(無線)の違いに似ています。水道管は管の中を水が通るので雨風の影響を受けませんが、霧吹きは風があると届く場所がずれます。安定性が最優先の場面(サーバ・ゲームなど)では有線を選ぶのが基本です。

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Ethernetとは

Ethernet(イーサネット)有線LANの世界共通規格(IEEE 802.3)FastE100MbpsGigaE1Gbps10GbE10Gbps速度が上がっても同じ「Ethernet」という規格のもと動く

Ethernet(イーサネット)とは、有線LANでデータをやり取りするための世界共通のルール(規格)のことです。「どんな形のケーブルを使うか」「どんな形式でデータを送るか」など、細かい取り決めをまとめたものです。

なぜ世界共通の規格が必要か。メーカーごとにバラバラな方式で作られると、AメーカーのPCとBメーカーのスイッチがつながらない、という問題が起きます。Ethernetという共通ルールのおかげで、どのメーカーの機器でも同じケーブルで接続できます

Ethernetは速度の世代ごとに種類があります。
100Mbps(Fast Ethernet):毎秒1億ビット送れる。古いオフィスに残っている
1Gbps(Gigabit Ethernet):毎秒10億ビット。現在の家庭・オフィスの主流
10Gbps(10GbE):毎秒100億ビット。データセンターや基幹で使う
数字が大きいほど速くなりますが、ケーブルやスイッチもその速度に対応したものが必要です。

練習問題
Q1有線LANの説明として最も適切なものはどれか。
Q2有線LANで一般的に使われるツイストペアケーブルの説明として適切なものはどれか。
Q3有線LANと無線LANを比較した記述として誤っているものはどれか。

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