スイッチの仕組みとは何か、知っている人は少なくないでしょう。スイッチの仕組みは、内部に金属片（接点）があり、これを操作すると接点が離れたりくっついたりして、電流のオンオフが行われます。本稿では、スイッチの仕組みについて解説しますので、スイッチの仕組みに対する理解を深めたい人は、ぜひ目を通してみてください。
１スイッチとは
ネットワークの基本を理解するためには、まず、ネットワークスイッチとその機能を理解する必要があります。現在、ほとんどの商用ネットワークでは、ビルやキャンパス内のコンピュータ、プリンタ、電話、カメラ、照明機器、サーバなどの機器を接続するためにスイッチが使用されています。
スイッチは、ネットワーク機器同士が効果的に通信できるようにするコントローラの役割を果たします。スイッチによる情報共有やリソース配分は、企業のコスト削減や従業員の生産性向上に貢献します。次に、イーサネットスイッチの種類とその機能について説明します。
ネットワークの基本として、スイッチにはマネージド型とアンマネージド型の2種類があり、選択することができます。アンマネージド・スイッチは容易に入手できるが、マネージド・デバイスとして設定することはできない。これらのスイッチは、一般的にホームネットワークで使用されています。マネージドスイッチは、マネージドデバイスとして設定することができます。マネージドスイッチをローカルまたはリモートで監視・調整することで、ネットワークトラフィックやアクセスを細かく制御することができます。
２スイッチの種類
ネットワークスイッチには、大きく分けて2つのカテゴリーがあります。 モジュラー・スイッチと固定スイッチです。これらのネットワークスイッチの種類は、スイッチの進化に伴って変化してきましたが、基本的な定義は同じです。
２、１モジュラースイッチ
モジュラー・スイッチは、必要に応じて拡張モジュールをスイッチに追加することができます。これにより、ネットワークの要件が変化しても柔軟に対応することができます。拡張モジュールの例としては、アプリケーション特化型（ファイアウォール、無線、ネットワーク解析など）モジュール、インターフェース追加用モジュール、電源、冷却ファンなどが挙げられます。
２、２固定型スイッチ
固定スイッチは、ポート数が決まっており、通常、拡張性がない。固定スイッチは、アンマネージド・スイッチ、インテリジェント・スイッチ、マネージドL2・L3スイッチに細分化される。
３スイッチの仕組み
スイッチの仕組みは、内部に金属片（接点）があり、これを操作すると接点が離れたりくっついたりして、電流のオンオフが行われます。スイッチは内部の導線が接続されることで作動し、その導線（接点）の接続状態によって分類されます。これはリレーの接点構成と似ています。
３、１アドレステーブル
ポートアドレス表には、ポートの下に含まれるホストのMACアドレスが記録されています。 ポートアドレス表は、スイッチの電源投入時に自動的に作成され、RAMに格納され、自動的に維持される。スイッチが競合するドメインを分離する原理は、ポートアドレス表とフォワーディング決定によって決定されます。
３、２フォワーディングの決定
スイッチは、転送の判定にドロップ、フォワード、スプレッドの3つのオペレーションを持っています。ドロップ：このポート配下のホストが、このポート配下であることが分かっているホストにアクセスしたときに廃棄する。フォワード：あるポート配下のホストが、あるポート配下であることが分かっているホストにアクセスしたときに転送する。スプレッド：あるポート配下のホストが未知のポート配下のホストにアクセスしたときに、拡散すること。各操作では、他のホストからのアクセスに備えて、パケットの送信側のMACアドレスを記録する。
３、３ライフタイム
ライフタイムは、ポートアドレスリストのテーブルエントリーの寿命です。 各テーブルエントリーは作成後にカウントダウンを開始し、データが送信されるたびに時間が更新される
データが送信されると、タイマーはリフレッシュされます。 長い間データを送信しないホストについては、そのMACアドレスのテーブルエントリは寿命が尽きると削除されます。
つまり、ポートアドレス表には、常に最もアクティブなホストのMACアドレスが記録されているのです。
３、４レイヤー3スイッチ
通常、通常のスイッチはデータリンク層のみで動作し、ルーターはネットワーク層で動作する。 強力なレイヤー3スイッチは、データリンク層とネットワーク層の両方で動作し、MACアドレスまたはIPアドレスに基づいてパケットを転送することができます。 しかし、レイヤー3スイッチは、主に2つの異なるサブネット上のVlan間の通信を目的としており、データ伝送のための複雑なパス選択は行わないため、ルーターの完全な代替品ではないことに注意する必要があります。
３、５ネットワーク管理機能
スイッチがサポートする管理レベルは、デバイスの管理性と操作性を反映します。 ネットワーク管理機能を持つスイッチは、各ポートのトラフィックを監視し、各ポートのレートを設定し、ポート接続をクローズ/オープンすることができます。 スイッチのポートを監視することで、ネットワークサービスのトラフィックを容易に区別し、ネットワークの障害を迅速に定義することができ、ネットワークの管理性を向上させることができます。
３、６ポートアグリゲーション
カプセル化技術の一つで、リンクの両端がスイッチ、スイッチとルーター、ホストとスイッチまたはルーターとなるポイントツーポイントリンクです。 ポートアグリゲーション（Trunk）機能をベースに、スイッチとスイッチ、スイッチとルーター、ホストとスイッチまたはルーターの間で、並列に接続された2つ以上のポートを通じて同時に伝送することで、より高い帯域と大きなスループットを提供し、ネットワーク全体の容量を大幅に増加させます。
４スイッチの性能
スイッチングの基本特性として重要なのは、定格電流と定格電圧、そして耐久性である。また、定格電流との関係では、接触抵抗も重要である。
４、１接触抵抗
接触抵抗とは、スイッチの接点が接触したときの抵抗値のことである。接触抵抗は小さな値ですが、発熱量は流れる電流の2乗に比例するため、電流が増えれば発熱量も大きくなります。定格電流以上の電流を流すと、スイッチが発熱し、最悪の場合、接点が溶けてしまいます。
４、２定格電圧
定格電圧は、主に電極間の耐圧で決まります。具体的には、接点とジオメトリの間の距離である。電流が問題になるのはスイッチが開いたときで、定格電圧は接点が開いたときの閉状態のものです。また、複数の回路を含むスイッチでは、回路間の電圧（耐電圧）も保証する必要があります。したがって、スイッチの選定にあたっては、定格電流や定格電圧といったスイッチの仕様に注意する必要がある。
４、３耐久性（寿命）
耐久性（寿命）とは、スイッチのような接点を持つ部品が、時間の経過とともに動作特性や性能が規定値から外れるまでに何回開閉できるかを示すものです。耐久性は、「電気的寿命」と「機械的寿命」に分けられる。電気的寿命とは、規定された条件下で定格荷重を接続した状態で開閉できる接点の寿命のことです。機械的寿命とは、接点に通電せずに規定の動作周波数で動作させたときのスイッチの寿命のことです。
５すすめ
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