スイッチングHUBについて質問です。

Question

スイッチングHUBについての認識(知識)です。
HUBには８ポートHUBとかいうように「LANコネクタ差込口」が複数あります。スイッチングHUBとは、電源を入れた時点から、この口に差し込まれた機器の通信状態を監視していて、このポートではどんなMACアドレス、IPアドレスの通信が行われたかを記憶する。つまりは、ポート毎にMACアドレス、IPアドレスを特定しているもので、逆に言うと、そのIPアドレスへの通信データは、このポートのみに流せばいいということを学習します。つまりは、そのIPへの通信には、１つのポートが特定できるため、１対１の通信が可能ということです。ほかの６ポートは、この間、別の自分たちの通信に費やすことができます。つまりスイッチングHUBではない場合、すべてのポートに通信が流れるため、１どきに複数の通信を裁くことができないのです。よって、このようにしてスイッチングHUBは複数の通信トラフィックを同時に処理することができるのです。…なので、つまり、LANケーブルを差し替える場合、HUBのOFF,ONは必要になるということだと思われます。
が、OFF,ONしなくても、現実的には使えています。なぜでしょうか？

sholmes · Accepted Answer

端折りながらですが、列記しますね

＜その一＞
L2スイッチはL2の機械なんで、IPアドレスは覚えません。
覚えるのはMACアドレスだけです。
このIPアドレスへ届けるにはこのMACアドレス宛に送らなきゃ・・・っていう判断は、L2スイッチではなくてPCなりRTなりL3の装置が行うことです。

＜その二＞
自分（以下スイッチA）の中で、このポートの先にこういったMACアドレス達がいるよーっていうテーブルを持ってます。
当然、ポートの先にさらにスイッチがあってパケットも流れたことがあれば、そのスイッチ配下機器のMACアドレスも保持しておきます。
ポート2の先にL2スイッチ（以下スイッチB）があれば、こんな感じですよね

PCa-(port1)スイッチA(port2)----(port1)スイッチB(port2, 3)-PCx, PCy

スイッチA
port1: a
port2: x, y

スイッチB
port1: a
port2: x
port3: y

＜その三＞
本題のon,offしないでテーブル情報が保たれる理由ですけど、
まず殆どのL2スイッチが、ポートのリンクダウンを契機にそのポートのMACアドレス情報をクリアしちゃいます。
さっきの続きでいくと、スイッチBからport3を引っこ抜くとこうみえるわけです。

スイッチA
port1: a
port2: x, y

スイッチB
port1: a
port2: x
port3: 空っぽ

でも、たしかにこれだとスイッチAは、まだMACアドレスをクリアできていませんよね。
この状況でスイッチAのport8に今抜いたPCをさすと、次のように動いて・・・

スイッチAのport8とPCがリンクアップ
↓
殆どのNW機器（含むPC）が、新しくリンクアップしたポートに対して自分のMACアドレスを大声で叫びます。
詳細を調べたい場合は、是非 「Gratuitous ARP」 で検索してみてください
↓
スイッチは最後に受け取ったMACアドレスの情報に基づいてテーブルを再構築します。

結果、こうなります。

スイッチA
port1: a
port2: x
port8: y

スイッチB
port1: a, y
port2: x
port3: 空っぽ

（この辺がANo.1さんの回答につながるわけですね）

＜その四＞
ANo.1さんの仰っている「時限」は、エージングタイマとか呼ばれてます。
これは機器によって設定が異なるし、物によっては弄れたりもするので、一概にどのぐらいとは言えません。
Catalystっていう有名な商業用製品は確か300秒ぐらいだったと思います。

＜その五＞
では、ここまでの情報で常にスイッチのon/offいらないかというと、そんなこともありません。
「殆ど」と書いたように大声で叫ばない輩がいたりしますし、そういう時はエージングタイマの寿命を待つか手動でon/offが必要になるわけですね。
でも繋ぎ買えたPCから通信始めようとしたら結局パケット流れるので、家庭内用途ではあまり気にかからないと思います。

boss-den · Answer

詳しい方なのかそうでないのか良く分からない質問ですね。
既出ですが大事な点で以下の解説にも影響する為再記しますが、
普通のスイッチングHUBが覚えるのはMACアドレスです。
覚えられる件数は、メーカーが公開している仕様「学習MACアドレス数」
です。
MACアドレスはネットワーク機器につけられた番号で、全ての機器で
異なります。正確にはネットワークの接続別に全て異なり、
例えばPCで、無線LANと有線LANポートでは異なりますし、
有線LAN2ポート搭載の場合そのポート毎に異なります。
スイッチは、ポートごとに接続先のMACアドレスを覚えて、宛先が決まって
いる場合は無駄な通信をしなくて済む仕組みです。

さてここで漸く回答なのですが、ケーブル抜き差しだけで
スイッチをOFF-ONしなくても通信が確立する理由は、切断された時点で
MACアドレスを忘れるから、です。
有線LANの場合は、ケーブルを抜けばそのポートのリンクが切断されるため
その時点で、そのポートで覚えていたMACアドレスを忘れます。

例えばスイッチとLANケーブルで接続していた機器がPCだとします。
・ケーブル接続して通信している状態では、PCのMACアドレスを覚えている
・ケーブルを抜くと、スイッチはPCのMACアドレスを忘れる（破棄）
・ケーブルを再接続した場合、PCがIPアドレス取得などで通信を開始し、
　その時にデータがスイッチを通るわけだが、そのデータを見て、
　スイッチはPCのMACを覚える（学習）
　※データにはMACアドレスが記載されてます
・正常に通信できるようになる

PCが通信しない場合は、スイッチと再接続した時点ではMACアドレスを
学習できません。しかし何かが接続されていることは分かっているので、
別の機器が通信しようとしたときに知らない宛先だと、それが誰かを問合せ
ます。その時にPCが反応して通信が開始される時にMACアドレスを記憶する、
というロジックです。

そのため、通常ではケーブルの抜き差しでも通信は復旧します。

理論上、ケーブル抜き差しで復旧できないケースは以下の通り。

A---[スイッチ]---B

A,Bが機器、---は有線LANケーブルとして、
・スイッチ側がリンクの切断を認識できない状態で、B側のケーブルが抜かれる
・別ポートにケーブルを再接続しても、B側から一切通信しない
・その状態で、AからBへ通信しようとする

この状態では、スイッチはBの所在が変わったことを認識できないはずで、
誤った状態を保持し続けるはずです。そのため以前Bが接続されていたポート
に対し通信しようとしますが、通信が確立しないためエラーになる可能性
ありそうですね。

スイッチにはエージングタイムというのがあり、その時間が過ぎると
学習したMACアドレスを一旦破棄します。
時間はスイッチ装置に依存しますが、大体の製品は5分程度じゃないかと。

sholmes · Answer

>スイッチBのPort1：にaとありますが、この意味がわかりません。

便宜上書いたこの構成だったとした場合

PCa-(port1)スイッチA(port2)----(port1)スイッチB(port2, 3)-PCx, PCy

PCaとスイッチB配下間でパケットやり取りした経緯があれば、スイッチB Port1：a になる筈・・・という意図でした。
この手のネットワークで一番基礎として挙げられそうなのは次の知識でしょうか。

・MACアドレスはL2の情報。
　L2スイッチ間では情報が共有され、L3(RTやPC)を挟むと分断される。

この仕様をよく、「ブロードキャストドメインを分割する」とか言います。

上記の構成図だとスイッチAとスイッチB間にブロードキャストドメインを分割するものがないので、基本的にMACアドレスは筒抜けになります。
これをなんとかL2で分割する技術の代表がVLANですが、今回は考慮していません。

ShimoHayha · Answer

＞…なので、つまり、LANケーブルを差し替える場合、HUBのOFF,ONは必要になるということだと思われます。

ここで書かれていることは
「スイッチングHUBに挿しているLANケーブルを差替える場合、そのHUBの電源のOFF,ON は必要になることだと思われます」
、、、と、解釈して回答しますね。

結論から言うと、LANケーブル差替えの際にスイッチングHUBの電源をOFF,ONする必要はありません。
なぜなら、今まで使われていたポートに別の機器が繋がれたら、そのポートはMACアドレスを学習しなおすからです。

angkor_h · Answer

そのlanに存在するMACアドレスの周知は、電源を入れた端末の広告によります。ネットワークが切断されて再接続した場合も同じ。
SW-HUBは宛先MACが不明の場合は全ポートに出力して応答で収容先を学習しますが、その記憶は時限付きだったと思いますが…

##うろ覚えです…

スイッチングHUBについて質問です。

端折りながらですが、列記しますね

この回答への補足

詳しい方なのかそうでないのか良く分からない質問ですね。

>スイッチBのPort1：にaとありますが、この意味がわかりません。

＞…なので、つまり、LANケーブルを差し替える場合、HUBのOFF,ONは必要になるということだと思われます。

そのlanに存在するMACアドレスの周知は、電源を入れた端末の広告によります。

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