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スイッチングハブとは？役割やメリット・デメリットについて解説
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スイッチングハブとは？
スイッチングハブとは、LANケーブルと通信機器との中継を行うネットワーク機器です。有線LAN対応デバイスの接続台数を増やす際に、スイッチングハブが使用されます。
スイッチングハブは主に企業のオフィスやデータセンターなどで使用されますが、自宅のネットワーク用に使用することもあります。
スイッチングハブの具体的な役割や使い方について、詳細を確認していきましょう。
スイッチングハブの役割
スイッチングハブは、LANケーブルと通信機器の間に入って複数の端末をネットワークに接続する役割を持っています。スイッチングハブにはLANケーブルを差すポートが複数あるため、ネットワークに有線接続できる端末数を増やすことが可能です。
またスイッチングハブは、複数の機器がネットワークに接続している場合でも、特定の機器のみにデータを送信可能です。これはスイッチングハブがデータの中に記載されたMACアドレス、IPアドレスの情報をもとにして、宛先のポートを特定できるためです。特定の宛先へ送信することで、通信効率が高いネットワークを構築できます。
加えてスイッチングハブは、どのポート先に特定の機器が接続されているか学習した上で、適切な通信を行います。通信機器同士の速度や方向性を自動で識別してくれるため、安定かつ安全な通信環境を構築する役割も持っているのです。
スイッチングハブの使い方
スイッチングハブの使い方は、基本的にルータのLANポートとスイッチングハブのLANポートをLANケーブルで繋ぐのみです。こうすることで、ルータのLANポート数に加えてスイッチングハブのLANポートが追加される形になります。
またスイッチングハブ1つでLANポートが足りない際は、別のスイッチングハブを接続することも可能です。スイッチングハブ同士を接続することをカスケード接続と呼び、スイッチングハブ同士をLANケーブルで接続することで行えます。特別な機器や技術は必要ないため、手軽に広範囲のネットワークを構築可能です。
スイッチングハブとハブ・ルータとの違い
| 主な機能 | データ転送方式 | 主な使用場所 | |
|---|---|---|---|
| ハブ | 複数のデバイスを接続し、データを全ポートに送信 | 受信したデータをすべてのポートに送信 | 小規模ネットワーク |
| スイッチングハブ | 複数のデバイスを接続し、データを必要なポートに送信 | 受信したデータを宛先MACアドレスに基づき適切なポートに送信 | 中～大規模ネットワーク |
| ルータ | 異なるネットワーク間のデータ転送を管理し、インターネットに接続 | IPアドレスを基にデータを転送 | インターネット接続が必要なネットワーク |
ハブとの違い
ハブとは、ネットワークやシステムにおいて複数の機器や端末を集約する装置です。ハブで機器・端末を集約することで、通信やデータの受け渡しを円滑に行えます。一見するとスイッチングハブと同様の役割を持っているように思えますが、以下の点においてスイッチングハブとハブは異なります。
- スイッチングハブ：受信した通信をメモリに記録して、通信の宛先を解析・特定した上で、対象となる宛先のポートにのみ送信します
- ハブ：受信した通信を他のすべてのポートへそのまま転送します
スイッチングハブが特定の宛先へ通信を繋げるのに対して、ハブはすべてのポートへそのまま通信を行います。特定のポートにのみ通信を行うスイッチングハブの方が、データ転送の効率性において優れているといえるでしょう。
ルータとの違い
スイッチングハブとルータの違いは「インターネット接続に必要かどうか」という点です。スイッチングハブは、複数の機器をネットワークに接続して特定の機器を対象にデータ送信を行いたい際に使用します。
一方のルータは、複数の端末をインターネットに接続する際に使用します。ルータはインターネットを利用する上で必要な機器ですが、スイッチングハブはなくてもインターネットに接続できます。
インターネットへ通信機器を接続したい際、スイッチングハブ単体では行えない点に注意が必要です。
スイッチングハブのメリット
スイッチングハブを使用するメリットとして、以下の点が挙げられます。
- ネットワークに接続する通信機器の台数を増やせる
- データ転送を効率化できる
- 接続機器の配線を簡素化できる
ネットワークに接続する通信機器の台数を増やせる
スイッチングハブを使用することで、ネットワークに接続する通信機器の台数を増やせます。既存のルータのLANポート数が限られている場合でも、スイッチングハブを設置することでPCや複合機などをネットワークに複数台つなげることが可能です。
なおカスケード接続を行えば、通信機器のポート数をさらに増やすことができます。接続する通信機器が多い場合でも、有線LANでネットワークへの接続を実現できるのです。
データ転送を効率化できる
スイッチングハブは、デバイスのMACアドレスを利用して必要な端末にのみデータを送信します。この機能により不要なデータ送信がなくなるため、ネットワークの通信速度が大幅に改善されます。
たとえば古いリピーターハブを使用していて、通信速度が最大100Mbpsであった場合に、新しいスイッチングハブを設置することで通信速度を最大1,000Mbpsまで高速化できます。
ネットワークの通信効率とパフォーマンスを高めたい際に、スイッチングハブは最適といえるでしょう。
接続機器の配線を簡素化できる
スイッチングハブのうち、PoE（Power over Ethernet）対応の製品を使用することで、データ通信と併せて電力共有もLANケーブルを通じて行えます。
通常、各種デバイスの使用では電源が必要になるため、電源用の配線確保が必要です。電源の配線が増えると、LANケーブルと合わさって配線が増えてしまいます。
一方、PoE対応のスイッチングハブを使用すれば、スイッチングハブからLANケーブルを通じてデバイスへ直接電力を共有できます。これにより電源の確保が不要になるため、配線を簡素化できます。また、電源から離れている場所でのデバイス設置も実現できるでしょう。
ただしPoE対応のスイッチングハブは、PoE非対応のスイッチングハブと比べて価格が高額になることがあります。電源が確保できる場合にPoE対応のスイッチングハブを使用するのは費用対効果が悪くなるため、電源の確保が難しい場合にPoE対応のスイッチングハブを使用するのがおすすめです。
スイッチングハブのデメリット
スイッチングハブの主なデメリットとしては、以下のような点が挙げられます。
▼接続ミスによって「ループ」状態になるリスクがある
同じデータがネットワーク内を無限に循環し続け、膨大な量のブロードキャスト通信が発生することでネットワーク全体の通信が麻痺するおそれがあります。
▼カスケード接続をすると通信効率が落ちる
カスケード接続によって複数のデバイスが同時に通信をおこなうと、ネットワーク内を流れるパケットが増加し、通信の遅延や速度低下が発生するおそれがあります。
▼ケーブルの配線、設置スペースが必要になる
多数のLANケーブルや接続機器の設置にともない配線が煩雑になると、スイッチングハブや配線を設置するためのスペースが必要になります。
接続ミスによって「ループ」状態になるリスクがある
スイッチングハブを利用する際、接続ミスが生じると「ループ」状態に陥る可能性があります。具体的には、1つの機器が複数の機器と循環的に接続して無限にデータが循環してしまう「ブロードキャストストーム」と呼ばれる現象が発生します。この現象が発生すると、ネットワーク全体が機能しなくなる可能性もあり非常に危険です。
スイッチングハブでネットワークを拡張する際は、配線が複雑になりやすく、誤った接続でループ状態になるリスクがあります。スイッチングハブの配線作業は、専門知識を持った人が行いましょう。
カスケード接続をすると通信効率が落ちる
カスケード接続とは、スイッチングハブに別のスイッチングハブをつなげる接続方式です。カスケード接続によってLANポート数を増やすことができますが、通信効率が低下することがあります。カスケード接続によって複数のデバイスが同時に通信をおこなうと、ネットワーク内を流れるパケットが増加するため、通信の遅延や速度低下が発生しやすくなります。また、接続されたハブ間のリンクは1本のケーブルでつながれており、そのリンクの帯域幅を複数のデバイスで共有することになるため、同時通信が増えると帯域が逼迫し、速度低下を招きます。
スイッチングハブは理論上、無制限にカスケード接続が可能です。しかし、実際には通信の遅延を避けるため、3〜5段程度に留めるのが一般的です。なお、ハブのカスケード接続は、通信規格が10BASE-Tなら4段まで、100BASE-TXなら2段までです。
ケーブルの配線、設置スペースが必要になる
スイッチングハブを利用する際は、多数のLANケーブルや機器の配線スペースが必要です。有線LANは無線よりも速い通信速度と安定性を強みとしていますが、物理的に配線が多くなってしまう点はデメリットといえます。
床や壁にLANケーブルを配線する場合、スペースの確保が難しい点に加えて見た目も散らかった印象になってしまいます。
LANケーブルやスイッチングハブ、接続機器の数に応じて、空間的にゆとりのある設置スペースを確保することが重要です。
スイッチングハブの選び方
スイッチングハブを選ぶ際は、利用目的や用途に応じて、以下のポイントを押さえて選定しましょう。
- ポート数
- 通信速度
- 付属機能
- セキュリティ機能
ポート数
まずはスイッチングハブのポート数を確認しましょう。スイッチングハブのポート数は、少ないもので5ポート未満、多いもので24ポート以上です。現状で必要なポート数に加えて、将来的に増やしたい接続数を踏まえてポート数を確認しましょう。
スイッチングハブ1台で必要なポート数を確保できない場合は、カスケード接続で複数のスイッチングハブ同士を繋げるのがおすすめです。
通信速度
通信速度の確認も、スイッチングハブ選びで重要です。大半のスイッチングハブは、100BASE-TX、または1000BASE-T(Gighbit)に対応しています。
100BASE-TXとは、最高100Mbpsで通信可能なファストイーサネット（Fast Ethernet）の仕様の1つです。1000BASE-T(Gighbit)は、最高1Gbpsのギガビットイーサネット（Gigabit Ethernet）の仕様の1つになります。
以前は多くのスイッチングハブが100BASE-TXでしたが、最近は1000BASE-Tのスイッチングハブも安価で購入できるようになってきました。これからスイッチングハブを購入する場合は、通信速度の速い1000BASE-Tに対応したスイッチングハブを選びましょう。
付属機能
スイッチングハブを選ぶ際は、付属機能についても確認しましょう。スイッチングハブの付属機能としておすすめなのは以下の2つです。
- 光モジュール監視機能
- PoE給電対応機能
光モジュール監視機能
光モジュール監視機能とは、光モジュールの性能劣化を早期検出するための監視機能です。光モジュールは、通信システムで光信号を送信するための電子デバイスです。電気信号を光信号に変換して、信号を劣化させることなく長距離で伝送できます。世界中で使用されているネットワークを構築する上で、光モジュールは非常に重要なデバイスといえます。
スイッチングハブの中には、光モジュール監視機能を搭載しているものもあります。光モジュール監視機能が付いていれば、光モジュールの性能劣化を早期に検出できるため、ネットワークの通信不具合が発生する前に検知・対応が可能です。
PoE給電対応機能
PoEとは「Power over Ethernet」の略称で、LANケーブルを通して電力を供給する技術です。PoE機能が搭載されているスイッチングハブを利用することで、LANケーブルからネットワーク通信情報と電源の両方を取ることができます。このため、電源から遠い場所に設置したい場合に便利です。
PoE対応のスイッチングハブには「給電」と「受電」のポートが設けられています。「給電」のポートは電気を送る場合に、「受電」は電気を受け取る場合に使用します。
ただしPoE機能が搭載されているスイッチングハブは比較的高額で、給電できる電力にも制限があります。電源がとれない場所に設置したい場合は、PoE機能が搭載されているスイッチングハブを利用するとよいでしょう。
セキュリティ機能
スイッチングハブのなかには、マルウェアなどのウイルス拡散防止機能や、特定のサイトに対して大量のアクセス・データを送りつけるDoS攻撃など、有害なトラフィックを検知して遮断する機能が搭載されているものもあります。充実したセキュリティ機能を有するスイッチングハブであれば、複数のデバイスを接続してもネットワークの安全性を維持することができます。スイッチングハブを選ぶときは、次のようなセキュリティ機能をチェックしましょう。
▼MACアドレスフィルタリング
特定のMACアドレスを持つデバイスのみがネットワークに接続できるように制限する機能です。
▼VLANによるネットワーク分離
仮想LAN（VLAN）を使用して、ネットワークを複数のグループに分割する機能です。
▼不正アクセス検知・防止機能
異常なトラフィックパターンを監視してアラートを発するなど、不正なアクセスを検知し、防止するための機能です。
▼ポートベースの認証機能
LANポートごとにユーザー認証をおこなう機能です。
スイッチングハブに関するQ&A
次にスイッチングハブに関するQ&Aを紹介します。
スイッチングハブは何個まで接続可能？
スイッチングハブは理論上、接続可能なポート数に上限はありません。カスケード接続を利用することで、物理的なスペースが許す限り利用可能なポート数を拡張できます。
ただし、このようなポート数の拡張には注意点があります。ポート数が増加するということは、同時に通信が発生する可能性のある接続点が増えることを意味します。その結果、以下のような問題が発生する可能性があります。
- 通信速度の低下
- データ転送の遅延（レイテンシー）
- ネットワーク管理の複雑化
このため実際のネットワーク設計においては、必要なポート数と要求される通信性能のバランスを考慮し、適切な構成を選択しましょう。
スイッチングハブの接続方法は？
一般的なスイッチングハブの接続方法は以下のとおりです。
- ルータの電源を切る
最初にルータの電源を切ります。これにより、接続中に問題が発生するのを防ぎます。 - ルータとスイッチングハブを接続する
LANケーブルを使って、ルータのLANポートとスイッチングハブのLANポートを接続します。 - 機器をスイッチングハブに接続する
パソコンやプリンタなどの各機器をLANケーブルでスイッチングハブに接続します。 - ルータの電源を入れる
最後にルータの電源を入れます。これで、スイッチングハブと接続した各機器がネットワークに接続されます。
スイッチングハブを接続する際は、使用するLANケーブルが適切な規格（Cat5e、Cat6、Cat7など）であるかどうかを確認しましょう。また、ループ接続が発生するとネットワークの通信速度が低下するおそれがあるため、確実に配線をチェックしたうえで接続しましょう。
スイッチングハブの耐用年数は？
スイッチングハブの耐用年数は、一般的に5～6年ほどです。国税庁が公表している減価償却資産の耐用年数表では、スイッチングハブをはじめとしたネットワーク機器の法定耐用年数は「10年」とされています。しかしながら、技術発展が著しい現代社会において、10年という耐用年数は現実的ではなくなっています。
まず、スイッチングハブの物理的な消耗を考慮する必要があります。24時間・365日稼働し続けることも多いネットワーク機器は、電源ユニットや内部ファンなどの部品が経年劣化していきます。また、新機種の機能向上による相対的な陳腐化も避けられません。通信速度の高速化や省電力性能の向上、セキュリティ機能の強化など、目まぐるしいスピードで技術革新が進んでいるため、古いスイッチングハブでは最新のネットワーク要件を満たせなくなることがあります。
こうした要因もあり、5～6年ほどでスイッチングハブを入れ替える企業が多いようです。メーカーにもよりますが、5～6年を推奨交換時期としているところは少なくありません。5～6年であれば性能劣化を防ぎつつ、新しい技術の恩恵を享受することができます。また、5～6年サイクルは多くの企業の設備投資計画とも合致しており、現実的な運用期間だと言えるでしょう。
なお、スイッチングハブの耐用年数を延ばすためには、定期的な清掃が必要です。スイッチングハブにホコリやゴミが溜まったままにしていると、冷却効率が低下し、熱による部品の劣化が進みやすいからです。同様に、高温環境下では電子部品の劣化が早まります。適切な温度で運用することは、スイッチングハブの寿命を延ばすことにつながります。その他、最新のファームウェアに更新することでセキュリティやパフォーマンスが改善され、長期的な使用が可能になります。
スイッチングハブを用いた構成例
スイッチングハブの構成例として、たとえば複数のネットワークカメラをスイッチングハブのカスケード接続でリンクさせて、監視端末間でデータ共有を行うといった構成が挙げられます。
スイッチングハブのカスケード接続で光接続を使用すれば、有線接続であっても遠隔で複数端末でのネットワーク構築が可能です。無線接続と比較して、有線接続は通信が安定している点が強みです。監視映像の共有といったデータの円滑な伝達が求められる用途で、スイッチングハブでのネットワーク構築は最適といえます。
ネットワークシステムを整備するならパナソニックEWネットワークス
スイッチングハブを使用する際は、ループ状態を引き起こさないよう適切なネットワーク設定・配線が必要です。しかし専門的な知識がないと、どのように設定すればよいか分からなくなるでしょう。
スイッチングハブを使ってネットワーク構築を行う際は、パナソニックEWネットワークスにお任せください。当社ではご要望に応じて最適なスイッチングハブ機器をご紹介し、機器の設置からネットワーク設定、配線まで一括して行います。
スイッチングハブ以外のネットワーク機器についても、ご要望に応じてご紹介します。ネットワーク構築でお困りの方は、ぜひパナソニックEWネットワークスまでお問合せください。
まとめ
スイッチングハブを使うことで、ネットワークに接続できる機器の数を手軽に増やすことができます。ルータのポート数が足りない場合でも、スイッチングハブさえあればポート数を増やすことが可能です。
スイッチングハブを選ぶ際は、ポート数や通信速度、付属機能などを踏まえて選定することが重要です。用途に合わせたスイッチングハブを選んで、快適なネットワーク環境を構築しましょう。
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