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» 2014年12月11日 18時00分 UPDATE

CCENT/CCNA 試験対策 2014年版(4):超入門 ネットワークケーブルの種類と配線方式の違い (1/2)

CCENT取得に向けて勉強中の新米ネットワークエンジニアS君が、ネットワークデバイスやホスト接続に適切なメディアやケーブル、ポート、コネクターなどについて調べました。

[ドヴァ 齋藤貴幸,@IT]
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CCENT/CCNA 試験対策 2014年版

連載目次

 新米ネットワークエンジニアのS君が、勉強の成果をレポートにまとめて、先輩社員 齋藤さん(炭水化物好き)の席にやってきました。S君はシスコシステムズの資格「CCENT」取得を目標に勉強しており、二週間に一度、齋藤さんに添削をお願いしているのです。

 S君は齋藤さんに添削のお礼にランチをごちそうする約束をしているのですが、どうやらレポートの出来が悪いと、高額メニューを指定されるようです。前回は「もう一歩」の評価(海鮮丼ざるそばセット)をもらったS君、今週はリベンジなるか?


S君のレポート「ネットワーク接続に適切なメディアや方式について」

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今週はデバイスやPCを接続するには、何を使用するのが適切なのかを調査しました。

 デバイス間を結ぶ伝送メディアは無線と有線がありますが、今回は有線について説明します。なお、前回の宿題の回答は後半にまとめましたので、併せて添削をお願いします。

ケーブルの種類

  • 同軸ケーブル

 同軸ケーブルは伝送用の銅線を絶縁体で囲み、さらに外側をコーティングしたケーブルです。LANケーブルとして見る機会は減りましたが、テレビのアンテナ配線のケーブルに用いられています。

ccent2014_4a.jpg 図1 同軸ケーブル

  • STP(Shielded Twisted-Pair)ケーブル

 STPは金属箔のシールドで保護されているケーブルで、UTPに比べてノイズに強く、高価です。ノイズが多い工場などに用いられます。

  • UTP(Unshielded Twisted-Pair)ケーブル

 UTPケーブルはSTPなどの他のケーブルに比べ安価な価格で手に入れられる、シールドで保護されていないケーブルです。日本で広く普及しています。

 STPケーブルとUTPケーブルは表1のように、カテゴリ分類されています。カテゴリの数字が大きいほど、伝送速度が速くなります。カテゴリ7のケーブルは「ScTP」と呼ばれ、2重のシールドで覆われているため、ノイズに非常に強いです。

カテゴリ 伝送速度
カテゴリ1(Cat1) 20kbps
カテゴリ2(Cat2) 4Mbps
カテゴリ3(Cat3) 16Mbps
カテゴリ4(Cat4) 20Mbps
カテゴリ5(Cat5) 100Mbps
カテゴリ5e(Cat5e) 1Gbps
カテゴリ6(Cat6) 1.2Gbps
カテゴリ6a(Cat6a) 10Gbps
カテゴリ7(Cat7) 10Gbps
表1 カテゴリの種類と伝送速度
  • 光ファイバーケーブル

 光ファイバーケーブルは、その名の通り光を用いて光速で通信を行います。

 図2のように屈折率の高い「コア」と屈折率が低い「クラッド」という2種類の屈折率を持つ石英ガラスで作られています。コアとクラッドの境目は目視できませんが、屈折率の違いから全反射を用いて光を送信先に伝えます。

ccent2014_4b.jpg 図2 光ファイバー構造

 光ファイバーには「シングルモード」と「マルチモード」の2種類があります。

 シングルモードは、コアの直径が約9マイクロメートルというとても細いファイバーです。光の分散が少ないため、長距離通信に適していますが、ファイバーの曲げに弱いです。

 マルチモードは、コアの直径が約50マイクロメートルです。シングルモードとは反対にコア径が太いため曲げに強く、プラスチックを材料にしているため安価です。反面、分散が大きくなるため長距離通信には向きません。

イーサネットの種類

 イーサネットの規格は、図3の命名規則によって種類が分かれます。

ccent2014_4c.jpg 図3 イーサネット命名規則

 命名規則に従って記載されたイーサネット規格の種類は、表2の通りです。

名称 イーサネット名 IEEE名 速度
イーサネット 10BASE-T 802.3 10Mbps
ファストイーサネット 100BASE-T 802.3u 100Mbps
ギガビットイーサネット 1000BASE-T 802.3ab 1000Mbps
ギガビットイーサネット 1000BASE-LX 802.3z 1000Mbps
10ギガビットイーサネット 10GBASE-T 802.3an 10Gbps
表2 イーサネットの種類

ケーブル配線方式

 LANケーブルでルーターやPC、スイッチなどのデバイス間を結びます。ケーブルプラグに対する規格は「RJ-45」と呼ばれています。また、ケーブルの種類としてUTP(STPも同様)を用います。しかし、PCやルーターをケーブルで接続するだけでは通信のやりとりはできません。

 ケーブル中の8本の銅線をRJ-45プラグの中にどのような順番で差し込むかが重要です。RJ-45プラグのケーブル差し込み口を下に向け、金属部分を自らに向けて左側から1、2、3……8番ピンとなります。

ccent2014_4d.jpg 図4 UTPケーブルの8本の銅線

 次に、どのような配線方式があるのかを説明しきます。

  • クロスケーブル

 終端の一方(図5の左配線)を「TIA/EIA-568-B」、他方(図5の右配線)を「TIA/EIA-568-A」で配線したものをクロスケーブルといいます。

ccent2014_4e.jpg 図5 クロスケーブルの配線

  • ストレートケーブル

 図6のように、両端をTIA/EIA-568-B、もしくはTIA/EIA-568-Aで配線したものをストレートケーブルといいます。

ccent2014_4f.jpg 図6 ストレートケーブルの配線

 また、MDI機器()は1、2番ピン端子が送信、3、6番ピン端子が受信です。MDI-X機器()は1、2番ピン端子が受信、3、6番ピン端子が送信です。

  • ロールオーバーケーブル

 終端の一方(図7の左配線)の1〜8ピンを逆順にしたものがロールオーバーケーブルです。コンソールケーブルと呼ぶ場合もあります。図7の右側のコネクターがRJ-45ではなくDB-9コネクターになっている場合もあります。

ccent2014_4g.jpg 図7 ロールオーバーケーブルの配線

ケーブルの使用方法

 図8は、クロスケーブルとストレートケーブルの使い分けを示したものです。

 OSI参照モデルのネットワーク層レベル(ルーター、PC)の通信をする機器同士、データリンク層レベル(スイッチ)の機器同士の場合はクロスケーブルを用います。また、ネットワーク層レベルとデータリンク層レベルの機器で通信する場合はストレートケーブルを用いる、と覚えます。

ccent2014_4h.jpg 図8 デバイスとケーブルの種類の対応図

 上記の覚え方ができる理由を説明します。

 各機器のRJ-45を挿すためのポートはMDI、MDI-Xというポートの種類からなっています。ポートの種類に対応してケーブルの種類を選びます。MDI同士、もしくはMDI-X同士に使用するケーブルはクロスケーブルを用います。MDIとMDI-Xを接続するために使用する場合はストレートケーブルを用います。

  • MDI(Medium Dependent Interface)

 ルーターやPCがMDIポートに該当します。

  • MDI-X(Medium Dependent Interface Crossover)

 スイッチやハブがMDI-Xポートに該当します。

  • AutoMDI/MDI-X

 最近のスイッチやPCは自動的にMDIとMDI-Xを切り替える機能を持っているため、ストレートケーブル、クロスケーブルのどちらにも対応する機器があります。しかし試験では、ストレートとクロスの使い分けを意識する必要があります。

知らなかった用語

用語 意味
イーサネット ネットワーク関連の規格の総称
ベースバンド方式 デジタル信号のまま伝送する方式
フラッディング 受信ポート以外の全てのポートに接続されているポートにフレームが転送されること

 次回は、IPv4アドレスについてまとめます。

レポート作成:新米S


齋藤さんの添削

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  • イーサネットとIEEEで標準化された規格は無関係でしょうか?

  • 10BASE-2、10BASE-5で使用する同軸ケーブルはまったく同じものでしょうか? それとも違うものでしょうか?

  • 同軸ケーブルから各PCを接続するために枝分かれさせる部分で使用する機器は何という機器でしょうか?

  • 1000BASE-LXの場合、距離はどのぐらいまで届くのでしょうか?

  • WDMはどのようにして光ファイバーを効率よく使用しているでしょうか?

 総合評価は「がんばりましょう」です。

 図や表をたくさん使ったことは評価しますが、詰めが甘く、ポイントをうまく押さえられていないように感じます。ランチは「焼肉3種盛り(Cセット)」でお願いします。ライスおかわりし放題のあのお店です。

 齋藤


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