コリジョンドメインとブロードキャストドメイン

スイッチとハブがLAN上のトラフィックにどのような影響を与えるかを説明する重要な概念が、コリジョンドメインとブロードキャストドメインです。名前は似ていますが意味は異なり、混同するのはよくある間違いです。この違いを理解することは、Network+試験で特に問われやすいポイントの1つです。なぜなら、スイッチ、ハブ、ルーターがそれぞれトラフィックに対して何をするのかが明確になるからです。

コリジョンドメインとは、2台のデバイスが同時に送信すると衝突が発生し、両方のフレームが破損する可能性があるネットワークの範囲です。衝突は、ハブや古い同軸バスのように全員が1本の線を共有する共有メディアで発生します。1つのコリジョンドメインに含まれるデバイスが多いほど衝突が増え、負荷が高いときのネットワークは遅くなります。

ブロードキャストドメインとは、ブロードキャストフレーム（ローカルネットワーク上の全員宛てのフレーム）を全員が受信するデバイスの集合です。1台のデバイスがブロードキャストを送信すると、同じブロードキャストドメイン内のすべてのデバイスがそれを受信します。ブロードキャストは通常の有用な通信ですが、1つの大きなドメイン内で多すぎると、すべてのデバイスの帯域幅と処理能力を浪費します。

ハブは、接続されたすべてのデバイスを1つの共有コリジョンドメインに配置します。すべてのトラフィックを中継し、全員が同じメディアを共有するためです。これがハブの根本的な弱点です。ハブに多くのデバイスを接続すると衝突が増加し、性能が低下します。また、ハブはブロードキャストもすべてのポートに転送するため、全員が1つのブロードキャストドメインに属したままになります。

スイッチは、各ポートをそれぞれ独立したコリジョンドメインにします。各ポートが専用の全二重帯域幅を使用するため、異なるポートに接続された2台のデバイスは衝突できません。24ポートのスイッチは、24個の独立したコリジョンドメインを作ります。これこそが、スイッチによってハブベースのネットワークを機能不全にしていた衝突の問題が解消された理由です。試験で重要なポイントです。

ここが重要な点です。スイッチはコリジョンドメインを分割しますが、デフォルトではブロードキャストドメインを分割しません。ブロードキャストフレームはスイッチのすべてのポートから転送されるため、通常のスイッチに接続されたすべてのデバイスは1つのブロードキャストドメインを共有します。つまり、スイッチは衝突を解決しますが、ブロードキャストはスイッチ全体に広がります。

ブロードキャストドメインを分割するには、ルーターまたはVLAN（Virtual LAN）が必要です。ルーターはネットワーク間でブロードキャストを転送しないため、各ルーターインターフェースがブロードキャストドメインの境界になります。VLANは、1台のスイッチを複数の論理ネットワークに分割し、それぞれを独立したブロードキャストドメインにします。覚えておきましょう。スイッチはコリジョンドメインを分割し、ルーターとVLANはブロードキャストドメインを分割します。

試験でよく出るのが、図中のドメイン数を数える問題です。

• 各スイッチポート = 1つのコリジョンドメイン
• 各ハブ = そのすべてのポートで共有される1つのコリジョンドメイン
• 各ルーターインターフェースまたはVLAN = 1つのブロードキャストドメインの境界

衝突についてはポートを、ブロードキャストについてはルーターインターフェースまたはVLANを数えます。

これらのドメインは実際の性能に影響します。コリジョンドメインが大きすぎると（多数のデバイスを接続したハブなど）、衝突による輻輳が発生します。ブロードキャストドメインが大きすぎると、ブロードキャストトラフィックが多くのデバイスにフラッディングし、帯域幅とCPUを浪費します。適切なネットワーク設計では、スイッチを使用し、ルーターまたはVLANでセグメント化することで、両方のドメインを適度な大きさに保ちます。

ブロードキャストドメインが大きくなりすぎたり、スイッチングループが形成されたりすると、ブロードキャストが制御不能に増殖し、ネットワーク全体にフラッディングして動作を停止させるブロードキャストストームが発生することがあります。これが、設計者がVLANでブロードキャストドメインを適度な大きさに保ち、ループを防ぐためにSpanning Tree Protocolを使用する理由の1つです。ブロードキャストドメインを理解すると、ストームが発生する理由と、セグメント化によって被害を抑えられる仕組みが直接理解できます。

各デバイスの影響を対応付けて整理しましょう。

• ハブ — 1つのコリジョンドメイン、1つのブロードキャストドメイン
• スイッチ — 複数のコリジョンドメイン、ブロードキャストドメインは依然として1つ
• ルーター — ブロードキャストドメインを分離し、各インターフェースがそれぞれ独立したドメインになる

この表は、試験対策として暗記しておく価値が特に高い項目です。

ドメインに関する知識を確認しましょう。

2種類のドメインの違いを学びました。コリジョンドメインは通信が衝突する可能性のある範囲であり、ブロードキャストドメインはブロードキャストが全員に届く範囲です。ハブはそれぞれを1つずつ作ります。スイッチは各ポートに独自のコリジョンドメインを割り当てますが、デフォルトではブロードキャストドメインを1つに保ちます。ルーターとVLANはブロードキャストドメインを分割します。覚えるべき原則は、スイッチはコリジョンドメインを分割し、ルーターとVLANはブロードキャストドメインを分割するということです。衝突についてはポートを、ブロードキャストについてはインターフェースまたはVLANを数えます。