物理トポロジーと論理トポロジー

トポロジーという言葉は、実は2つの異なる考え方を指します。これらを混同すると混乱の原因になります。物理トポロジーは、ケーブルやデバイスが物理的にどのように配置されているか、つまり実際に触れられる配線を表します。論理トポロジーは、物理的な配線に関係なく、データがデバイス間をどのように流れるかを表します。物理的にはある形に見えるネットワークが、論理的には別の形として動作することもあります。この区別は、試験で頻出するポイントです。

物理トポロジーは、配線をそのまま表した地図です。どのデバイスがどのポートに接続されているか、スイッチがどこにあるか、ケーブルが壁やラックをどう通っているかを示します。建物内を歩いてケーブルをたどれば、物理トポロジーを記録することになります。現代のネットワークの多くは、各デバイスを中央のスイッチにケーブル接続する星型で物理的に構成されています。

論理トポロジーは、データがたどる経路と、デバイスが伝送媒体をどのように共有するかを表します。つまり、トラフィックの流れです。データを全員にブロードキャストするのか、それともポイントツーポイントで移動するのか。アクセスは衝突検出で行うのか、それともトークンパッシングで行うのか。論理トポロジーは、ケーブルが物理的にどこを通っているかではなく、技術と設定によって決まります。

典型的な例が旧式のToken Ringです。物理的には星型で配線されていました（各デバイスが中央のMAU、つまりMultistation Access Unitにケーブル接続されていました）が、データはデバイスからデバイスへ渡されるリング型の流れでした。つまり、同じネットワークが物理的には星型、論理的にはリング型だったのです。このため、配線を見るだけではデータの流れを判断できません。

ハブを使った古典的なEthernetも、物理と論理が一致しない例です。デバイスを中央のハブに接続するため、物理的な形状は星型になります。しかし、ハブはすべての信号を全ポートにリピートするため、すべてのデバイスがすべての送信を聞くことになります。つまり、データは共有バス上を流れるかのように動作します。物理的には星型、論理的にはバス型です。現代のスイッチは、データを正しいポートにだけ送信することで、この状況を変えました。

物理と論理を分けて考えると、正しくトラブルシューティングできます。配線の障害は物理層の問題なので、手で配線をたどり、ケーブルテスターで調べます。ブロードキャストストームやVLANの設定ミスなど、トラフィックの流れに関する問題は論理的な問題であり、デバイスの設定を変更して解決します。どの層を扱っているかが分かれば、適切なツールを選べるため、時間を節約できます。

ネットワークの専門家は、2種類の図を管理します。物理図には、ラック、ポート、ケーブル配線、設置場所を示します。これは配線担当者に役立ちます。論理図には、IPサブネット、VLAN、トラフィックの経路を示します。これは計画やセキュリティに役立ちます。両方を適切に文書化することは、実務で期待されるだけでなく、試験でもベストプラクティスとして問われます。

• 物理 — ケーブル、ポート、場所
• 論理 — サブネット、VLAN、データフロー

現代のスイッチによって、物理トポロジーと論理トポロジーはより近い形で一致するようになりました。スイッチは各ポートにどのデバイスが接続されているかを学習し、フレームをそのポートにだけ転送します。そのため、物理的な星型は論理的にもポイントツーポイントとして動作します。ただし、配線の上位ではVLAN（Virtual LAN）による論理的な分離が行われます。VLANは1台の物理スイッチを複数の論理ネットワークに分割します。このトピックは後で学習します。

論理と物理の違いを示す現代的な好例がVLANです。同じ物理スイッチに接続された複数のデバイスを、互いに直接通信できない異なる論理ネットワークに配置できます。配線は1つの星型ですが、論理的には複数の独立したセグメントになります。これは、論理トポロジーがケーブルとは独立してソフトウェアで設定されることを示しています。

試験でネットワーク図を見たら、どちらの視点が示されているかを確認してください。ケーブルの配線やラックユニットを示す図は物理図で、IP範囲やトラフィックの矢印を示す図は論理図です。シナリオ問題では、物理的には星型なのに論理的にはバス型またはリング型として動作する構成を意図的に説明し、違いを理解しているかを試すことがあります。答える前に一度立ち止まり、どちらの視点かを見極めてください。

地下鉄システムを考えてみましょう。物理トポロジーは、線路やトンネルが実際にどこに掘られているかです。論理トポロジーは、乗客がたどる路線図、つまりどの列車がどれと接続し、場合によっては同じ線路をどのようなパターンで共有するかを表します。同じトンネルでも、複数の論理経路を通すことができます。ネットワークも同じで、1つの物理的な構成が多くの論理的なデータフローを運べます。

物理トポロジーと論理トポロジーについて、理解度を確認しましょう。

トポロジーには2つの意味があることを学びました。物理トポロジーは実際の配線とデバイスの配置であり、論理トポロジーはデータが実際にどのように流れるかです。両者は異なる場合があります。旧式のToken Ringは物理的には星型ですが論理的にはリング型で、ハブベースのEthernetは物理的には星型ですが論理的にはバス型でした。この区別はトラブルシューティングの指針になります。物理的な障害にはケーブルテスターが必要で、論理的な問題には設定変更が必要です。VLANは、論理トポロジーが配線とは独立してソフトウェアで決まることを示しています。