【応用情報】『ブロードキャストストーム』を超分かりやすく【新感覚Study】

ブロードキャストストーム

アバンタイトル

IT分野は範囲がとても広いです。そのため、過去問を解いていると1ページに何個も理解できない単語が出てきます。それを一気に理解しようとするのはとても骨が折れるし、やる気も続きません。

しかし、そんな時は1周まわって1つのことに徹底集中してみるのはどうでしょうか?覚えなきゃいけないことが沢山あると、終わりが見えずモチベーションが続きません。

でも、「今日はこの1つをマスターしよう!」と1つにフォーカスすればゴールが見えて、集中力も続くようになります。また、一点集中型なので理解力も深まり応用も効くようになります。

ということで、当サイトでは1点集中をコンセプトに解説を展開しています。勉強法が定まっていなかったり悩んでいる方は是非、続きをご覧になってみてはいかかでしょうか?

はじめに

今回も中二病心ちゅうにびょうごころを刺激するワードを取り扱います。それがブロードキャストストーム(別名:轟然の拡散ごうねんのかくさんです。

今回学ぶこのフレーズに対しては、「難しそー」とか「役に立つの?」といった思考は一旦おいといて「ただかっこいいから知りたい!」というシンプルな思考でStudyしていってほしいです。

そのためにこの記事では、初心者にも超分かりやすく解説していきます。ただの試験対策、ただの退屈な勉強、という感覚ではなく、「人前でこのフレーズを連呼してる自分を想像したら胸がわくわくする」みたいな、そういう軽い気持ちを主としてStudyしていきましょう(笑)!

また、この記事はIT経験者でなくても、だれでも読み進められる構成になっているので、最後まで楽に進めます。そして、読み終わった頃には、「あれ?知らぬ間に理解が深まっているぞ」ということに気づくでしょう。それでは、一緒に学んでいきましょう!そして、「勉強しなきゃ!」という義務感ではなく「かっこいいから知りたい!」という単純な理由で楽しみながらStudyしていきましょう!

轟然の拡散(ごうねんのかくさん)

「轟然の拡散(ごうねんのかくさん)」は、「轟然」という表現は大きな音や轟音を意味し、「拡散」は広がる、伝播することを指します。つまり、この表現はブロードキャストストームがまるで轟音のように広がる様子を表現しています。


p.s.この「轟然の拡散(ごうねんのかくさん)」は一般的な表現ではなく、あくまでも私の意訳なので中二病以外の人に使っても全く通じません。くれぐれも授業や職場では使わないように。

【ここで扱う疑問】

  1. ブロードキャストストームの大枠は?
  2. そもそもブロードキャストってなに?
  3. ブロードキャストストームの発生原因は?
  4. なんで無限ループするの?

などの、ブロードキャスストームに関わる様々な疑問を解消していきます!

ブロードキャストストームの大枠を教えて!

Answer

ブロードキャストストームは、ネットワーク上で大量のブロードキャストパケットが発生し、ネットワークの帯域幅を圧迫して通信を阻害する現象です。

  1. 原因:
    • ループ構造: ネットワーク内でループが発生し、ブロードキャストパケットが無限にループすること。
    • 異常なデバイス: 特定のデバイスが異常に多くのブロードキャストメッセージを生成すること。
    • 不適切なネットワーク設計: ブロードキャストドメインが広すぎたり、適切な制御がなされていないこと。
  2. 影響:
    • ネットワークの過負荷
    • 通信の遅延や断絶
    • ネットワーク全体のパフォーマンス低下
  3. 防止策:
    • スパニングツリープロトコル(STP)の使用: ループを防ぐためにスイッチ間の冗長経路を無効にする。
    • 適切なネットワーク設計: ブロードキャストドメインを小さくし、適切なセグメント化を行う。
    • デバイスの監視と管理: 異常な動作をするデバイスを特定して対処する。

そもそもブロードキャストってなに?

クエスチョン question

ブロードキャスト(Broadcast)は、コンピュータネットワークにおいて特定のアドレスに向けられるのではなく、ネットワーク内の全てのデバイスに送信されるメッセージのことです。具体的には、ネットワーク上のすべてのデバイスに同じ情報を送信するための通信方式やパケットのことを指します。

例えば…….
ローカルエリアネットワーク(LAN)内で、あるコンピュータが他のすべてのコンピュータに対してメッセージを送信する場合、そのメッセージはブロードキャストとして送信されます。ブロードキャストは、ネットワーク上の全てのデバイスに到達するため、一斉に情報を伝えるための効果的な手段として利用されます。

ブロードキャストの利用例としては、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)によるIPアドレスの自動割り当てや、ARP(Address Resolution Protocol)によるMACアドレスの解決があります。

DHCP
ARP

ブロードキャストストームの発生原因は?

クエスチョン question

ブロードキャストストームは、ブロードキャストの特性に起因する現象です。ブロードキャストは、ネットワーク上のすべてのデバイスに対して情報を送信するため、本来は必要な通信手段ですが、適切に管理されないと問題を引き起こすことがあります。

ブロードキャストストームが起こる主な理由は次のようなものです:

  1. ループ構成のネットワーク: ネットワーク上にループ(複数の経路でデータがループする構成)が存在すると、ブロードキャストメッセージが無限にループし、ネットワーク全体で増幅してしまうことがあります。
  2. ブロードキャストストーム生成装置: 特定のデバイスが異常に大量のブロードキャストメッセージを生成し続けることがあります。これにより、ネットワークが過負荷に陥り、通信が麻痺することがあります。
  3. ネットワーク設計の問題: 適切なネットワーク設計が行われていない場合、ブロードキャストが不必要に広がることがあります。例えば、ブロードキャストドメイン(ブロードキャストが到達する範囲)が広すぎる場合などです。

なんで無限ループするの?

クエスチョン question

『ブロードキャストって送信して、それを受け取ったらそこで完結するんじゃないの?だとしたらそこから、無限ループする理由が分かりません。』みたいな疑問をここで解消していきます。

ブロードキャストストームにおける無限ループのメカニズムを理解するために、ネットワークの動作とブロードキャストの特性について考えてみましょう。

  1. ブロードキャストの性質: ブロードキャストは、ネットワーク上のすべてのデバイスに向けて送信されるパケットです。これは、MACアドレスが全てのデバイス(例えば、FF:FF:FF:FF:FFというアドレス)に対して送信するという特性を持ちます。
  2. ネットワークの物理的な接続: ネットワークは物理的に接続されたデバイスやスイッチで構成されています。複数のスイッチが接続されると、複数のパスが生じ、ループが発生する可能性があります。
  3. 無限ループの発生: ブロードキャストメッセージは、スイッチを通過しながら他のポートに転送されます。もし、ネットワーク内でループが存在する場合、ブロードキャストメッセージはループ内を循環し続けます。各スイッチで受信したブロードキャストメッセージが、他のポートに再び転送され、再び同じ経路を通ってループ内を巡回することで、無限にループし続ける現象が生じます。
  4. 過負荷とネットワーク障害: ブロードキャストストームが続くと、ネットワークの帯域幅やリソースが消耗し、正常な通信ができなくなる場合があります。これは、ループ内のブロードキャストが増幅し続け、ネットワーク全体を麻痺させるためです。

要するに…
無限ループが発生する原因は、パスがループしていることと、ブロードキャストであることです。

ブロードキャストメッセージを受け取ったデバイスは、それを他のすべてのデバイスに再送する必要があります。この特性のため、パスがループしているとブロードキャストメッセージが無限にループし続け、ネットワークが過負荷になり、通信が阻害されることになります。

一方、ユニキャスト(特定の1台のデバイスにメッセージを送る方法)では、受け取ったらそこで完結する、つまり再送する必要がありません。そのため、たとえパスがループしていてもブロードキャストストームを引き起こすことはありません。

p.s.「要するに」と息巻いたくせに、長々とした説明になってしまいましたね(笑)
まとめるのが下手ですみません💦

まとめ

要するに…
ブロードキャストストームっていうのは、ネットワーク全体のパフォーマンスが低下しちゃったり、遅延や断絶、ネットワークに過負荷を引き起こしてしまう問題を言います。

で、それの原因としては『ネットワークのパスがループ構造になっている&ブロードキャストである』という2つの条件を満たしてしまった場合にブロードキャストストームが起きてしまいます。

おわりに

goal

本日はここまでです。今日はブロードキャストストーム(別名:轟然の拡散ごうねんのかくさんをStudy&マスターしてきました!ただカッコいいからという理由だけの方が、意外と集中して向き合うことができたのではないでしょうか?

そうなんです!「勉強しなきゃ!知識つけなきゃ!」のように勉強を義務にしてしまうと長く続きません。だからこそ、私たちは楽しんで知識を身に着けていきましょう!そんなことをやってるうちに気づいたらスペシャリストになっているかもしれませんよ!

これからも、今日みたいに「the勉強するぞ!」という意気込みではなく、ヌルっと気づいたら知識が増えてた!みたいな軽い感覚でStudyを一緒にしていきましょう!

本日はここで、終わります。ありがとうございました。またお会いしましょう!では、さらばじゃ!

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