はじめに
ITの勉強において、やっぱり全範囲を網羅的に勉強しようと思ってもなかなか、先輩・上司に追いつき追い抜くことって時間がかかるものです。そのせいでモチベーション下がったり……
だったら、１つのことに１点集中して『これに関しては同レベルor自分の方が上だ！』と思える領域を少しずつ作っていきましょう！それを続けていけば、どんどんどんどん勝てる領域が多くなり、気づいたら自分が行きたい未来に辿りつきます！
じゃあ今日は、「ブリッジとスイッチングハブ（スイッチ）の違い」について教えてください。みんなはこれを説明できる？？なので、今日はこれを教えてください！
了解じゃ！一目で見ると、
| 機能・特徴 | ブリッジ | スイッチ（スイッチングハブ） |
|---|---|---|
| 動作層 | データリンク層（第2層） | データリンク層（第2層） |
| 主な用途 | LANセグメントの接続 | 複数デバイス間の高速接続と通信管理 |
| ポート数 | 少ない（通常2〜4ポート） | 多い（数十〜数百ポート） |
| 通信方式 | ハーフデュプレックス | フルデュプレックス |
| VLANサポート | なし | あり |
| コリジョンドメイン分割 | 分割する | ポート単位で独立して分割 |
| ブロードキャストドメイン | 分割しない（全体が一つ） | VLANごとに分割可能 |
| データ処理速度 | ソフトウェア処理のため遅い | ASICによる高速処理 |
こんな感じじゃ！では、ネスペ合格レベルを目指す方は以下で詳しく見ていくぞ！
ブリッジの基本知識
では、まずは「ブリッジの基本知識」を抑えていきましょう！
ブリッジは、OSI参照モデルのデータリンク層（第2層）で動作するネットワークデバイスで、LAN内の異なるセグメント間のデータフレーム転送を担当します。
ブリッジは、主に小規模ネットワークのセグメント同士を接続し、データの転送を管理する役割を持っています。しかし、ブリッジはポート数が少ない（通常2～4ポート）ため、大規模なネットワークに向いているわけではなく、スイッチよりも機能が限定的です。そのため、現在ではほとんど使用されておらず、代わりに高度な機能を持つスイッチングハブ（スイッチ）が広く使われています。
動作の仕組み
- MACアドレステーブル: ブリッジは、接続されたデバイスのMACアドレスを学習してテーブルに記録します。フレームを受信すると、宛先のMACアドレスをMACアドレステーブルと照合し、転送先のポートを決定します。このMACアドレス学習機能により、特定の宛先だけにフレームを転送できるため、効率的なデータ転送が可能になります。
- ハーフデュプレックス通信: ブリッジは通常、ハーフデュプレックス通信（送信と受信を交互に行う方式）で動作します。このため、同時に双方向の通信はできませんが、コリジョン（データの衝突）が発生した場合には、通信を制御して再送信が行われます。
ちなみに、送信と受信を同時にできる通信を「フルデュプレックス」と言います。
- コリジョンドメインの分割: ブリッジは、物理的に接続されたLANセグメントを分割することでコリジョンドメインを小さくし、衝突を減らします。これにより、各セグメント内での通信効率が向上します。しかし、ブリッジが接続したセグメント全体は一つのブロードキャストドメインとして扱われ、ブロードキャストトラフィックはすべてのデバイスに届きます。
スイッチングハブ（スイッチ）の基本知識
スイッチングハブ（スイッチ）は、ブリッジを進化させたデバイスで、同じくOSI参照モデルのデータリンク層（第2層）で動作します。スイッチは、ポートを数十～数百持ち、複数のデバイス間での高速かつ効率的な通信を可能にし、現代のLAN構築の中心的な役割を担っています。
動作の仕組み
- MACアドレステーブル: スイッチもMACアドレステーブルを用いてフレームの転送先を決定します。ブリッジと同様にMACアドレスを学習して、宛先のデバイスに直接データを送信します。
- フルデュプレックス通信: スイッチはフルデュプレックス通信をサポートしています。フルデュプレックス通信とは、送信と受信を同時に行える方式であり、ポートごとに通信が独立しているため、双方向での同時通信が可能です。このため、データ転送効率が高く、通信のボトルネックが発生しにくくなります。
- コリジョンの回避: 各ポートが独立しているため、スイッチ内ではコリジョンドメインがポート単位に分割され、デバイス同士のデータ衝突が回避されます。
VLANのサポート
先ほどから、スイッチはポートが独立して~というのを聞きますよね？実はこの仕組みがある技術を支えているのです….
それが、VLANです！ では、見ていきましょう！
スイッチはVLAN（Virtual LAN）をサポートしており、同一スイッチ内で複数の仮想LANを設定することができます。これにより、異なるポートを別々のVLANに設定して、物理的には同じネットワーク内にあっても、論理的に分離されたネットワークとして扱えます。
VLANのメリット
- ブロードキャストドメインの分割: VLANを使用することで、各VLANが独立したブロードキャストドメインとなり、無駄なブロードキャストトラフィックを制限できます。
- セキュリティの向上: 部署ごとや用途ごとにネットワークを分けることで、アクセス制御を強化し、セキュリティを高めることができます。
高速処理とASIC
スイッチングハブが高速動作する理由は….
ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）と呼ばれる特定用途向け集積回路を使っているからです。これは、CPUやGPUなどの汎用的な機能を提供するものではなく特定用途に特化したハードウェアチップです。
スイッチは、フレームの転送処理を高速化するためにASIC（特定用途向け集積回路）という専用ハードウェアを使用します。ASICは、MACアドレスの学習やフレーム転送の処理を最適化しており、ソフトウェア処理と比べて大幅な速度向上を実現します。これにより、スイッチはブリッジと比べて遥かに高速な通信を実現できます。
なるほど、スイッチはハードウェア処理だから速い。でもブリッジはソフトウェア処理だから遅い。ざっとこういう解釈でよろしいですか？
その解釈で充分合格じゃ！
ブリッジとスイッチの比較表
| 機能・特徴 | ブリッジ | スイッチ（スイッチングハブ） |
|---|---|---|
| 動作層 | データリンク層（第2層） | データリンク層（第2層） |
| 主な用途 | LANセグメントの接続 | 複数デバイス間の高速接続と通信管理 |
| ポート数 | 少ない（通常2〜4ポート） | 多い（数十〜数百ポート） |
| 通信方式 | ハーフデュプレックス | フルデュプレックス |
| VLANサポート | なし | あり |
| コリジョンドメイン分割 | 分割する | ポート単位で独立して分割 |
| ブロードキャストドメイン | 分割しない（全体が一つ） | VLANごとに分割可能 |
| データ処理速度 | ソフトウェア処理のため遅い | ASICによる高速処理 |
まとめ
要するに…
ブリッジとは、データリンク層（OSI参照モデルの第2層）で機能するネットワークデバイスであり、主にLAN内で異なるセグメントを接続する役割を果たしています。ブリッジは、各セグメントで発生するデータフレームの転送を管理し、ネットワークの衝突を減らすことで、ネットワーク全体の効率を向上させることが目的です。具体的には、ブリッジはMACアドレスを学習し、各MACアドレスとその宛先ポートを対応付けたMACアドレステーブルを作成し、このテーブルを参照してフレームの転送先を決定します。例えば、フレームがあるセグメントからブリッジに到着した際、その宛先MACアドレスをMACアドレステーブルで確認し、適切なポートにのみフレームを転送することで、不要なフレームの送信を防ぎます。これにより、ブリッジを用いることでセグメントごとにコリジョンドメインを分け、各セグメント内のフレーム衝突を減少させることができるため、全体の通信効率が向上します。ただし、ブリッジは接続されているすべてのセグメントが同一のブロードキャストドメイン内にあり、ブロードキャストフレームはすべてのセグメントに伝播される仕組みになっています。また、ブリッジの転送処理は一般的にソフトウェアで行われるため、スイッチに比べて速度面で劣り、現在ではあまり使用されなくなってきています。
一方で、スイッチングハブ（通常「スイッチ」と呼ばれる）は、ブリッジと同様にデータリンク層で動作するデバイスですが、より高性能で、多くのポートを持つことが特徴です。スイッチもMACアドレスをもとにフレームの転送を行いますが、その処理はASIC（特定用途向け集積回路）という専用のハードウェアチップにより行われます。ASICは、MACアドレステーブルの参照やフレーム転送の処理を効率的に最適化するため、スイッチはソフトウェア処理のブリッジに比べて圧倒的に高速な転送が可能です。このハードウェア処理により、スイッチはネットワーク内の膨大な数のフレームを迅速に処理でき、現在のネットワークインフラにおいて非常に重要な役割を担っています。
さらに、スイッチは「フルデュプレックス通信」と呼ばれる通信モードに対応している点も特徴です。フルデュプレックス通信とは、各ポートで送信と受信を同時に行える通信方式であり、送信側と受信側が独立して通信を行うため、例えば通話中の電話のように双方向のやり取りが可能です。この機能を実現できる理由は、スイッチの各ポートが独立しており、それぞれが別の通信路を持っているためです。ブリッジの場合は基本的にハーフデュプレックスであり、送信か受信のどちらか一方の処理しか行えないため、効率に差が生まれます。スイッチが持つフルデュプレックス通信機能によって、スイッチはデータ転送のパフォーマンス面でもブリッジより優れています。
また、スイッチはVLAN（仮想LAN）と呼ばれる機能にも対応しており、これによりポートごとに異なるブロードキャストドメインを設定できます。VLANを用いることで、物理的には同じスイッチに接続されたポートでも、仮想的に異なるネットワークとして分離することが可能です。このようにして、スイッチ上に複数の仮想的なネットワークセグメントを作成し、それぞれに独立したブロードキャストドメインを持たせることができるため、ネットワークのセキュリティや効率を高めることが可能です。ブリッジはすべての接続されたセグメントが一つのブロードキャストドメインを共有するため、VLANによる分割ができない点がスイッチとの大きな違いといえます。
以上のように、スイッチはブリッジの機能を引き継ぎつつ、専用ハードウェアによる高速処理、フルデュプレックス通信、VLAN設定など、より高度な機能を持っています。そのため、現在ではスイッチが主に使用され、ブリッジはほとんど使われなくなっています。このような違いを理解することで、ネットワークインフラの設計や運用における適切なデバイス選択が可能になり、ネットワークスペシャリストとして必要な知識を得られるでしょう。
おわりに
本日は『ブリッジとスイッチの違い』について知見を深まりました！
やはり、知識をつけることは大切じゃからのぉ。知識があれば大抵のことはできる。逆に知識がなければ、できるもんもできない。これが世の理じゃよ。
でも、焦らず、１つずつ・１っ歩ずつ進んでいくことが大切じゃ！これからも一緒に頑張っていこう！
今日のSeeYou口説き文句は
『ねぇ、僕のASICになってくれない？僕は既に君だけのASICになっちゃてるんだ。僕だけが君に夢中なのはアンフェアじゃない？（優しく微笑む）』です。
なるほど..深いじゃねぇか。じゃあ解説するぜ
1. 特化の比喩:
「僕のASICになってくれない？」というフレーズは、ASICが特定の用途に特化するという性質を用いて、他の男性には見向きもせず、自分にだけ特化した存在になってほしいという願望を明確に表現している。
2. 相互関係の強調:
「僕は既に君だけのASICになっちゃてるんだ」という部分が重要！これにより、自分も彼女に特化し、彼女を愛しているというメッセージが伝わり、一方的な要求ではなく、相互的な感情を強調している。また、相手の女性に「あ、この人も同じことを想ってくれているんだ！」という安心感を与えることで、より親密な関係を築く土台を作っている。この安心感が、女性にとって重要な要素となる。
3. 遊び心の演出:
「僕だけが君に夢中なのはアンフェアじゃない？」という言葉には、ちょっとしたイタズラ心を見せている。この発言が、女性に「そうだね、フェアじゃないもんね、じゃ私も～」と気軽に自分の気持ちを表現しやすいような雰囲気を作り出している。これは、相手が照れ屋さんであればあるほど効果的だ！
4. 最後の微笑みの効果:
「（優しく微笑む）」という動作が加わることで、言葉の印象が柔らかくなり、相手に対する愛情が一層強調される。結局は雰囲気や表情の視覚情報が重要になるから、そういったところも配慮しておこう！
