1.光ファイバー
光ファイバーケーブルは、中心部には、光が通る部分であるコアがあり、その周りを光が漏れないようにするクラッドで覆い、さらにその周りをカバーとなる樹脂で被覆してできています。
言葉がいろいろあります。覚える必要はないのですが、参考までに。
①光ファイバー:コアとクラッド(被覆無し)
②光ファイバー素線
③光ファイバー心線:0.9mm
④光ファイバーコード:心線を外皮や繊維で覆う
⑤光ファイバーケーブル:心線やコードをシースで覆う
https://blog.nttrec.co.jp/lantester/
http://www.ns-jpn.co.jp/lan-fiber8.html
以下は光ファイバーコードを切って開いたところ。光ファイバーの心線が見えます。
光の速さは約30万km/sec(真空時)になります。
電気信号も光速に近いスピードですが、そんなに速くないイメージがありますよね。
それは媒体によります。光ファイバー、同軸ケーブル、LAN(UTP)ケーブルなどの媒体によって速度は大きく変わります。
Q.光ケーブルとLANケーブルって何が違うの? |
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A.LANケーブルは伝送媒体に「銅線」を用いていました。光ファイバーケーブルでは、伝送媒体に石英ガラスまたはプラスチックでできた光ファイバーを使っています。
Q.光って波? |
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A.はい。そうです。光波です。
音波や電波と同じ波です。
Q.では光でどうやってデジタル信号を送っているの? 波で01をどう送るの? |
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A.波による信号が送られたら1、送られなかったら0というようにして01を
送ります。
Q.光ファイバーはLANケーブルに比べてがなぜあんなに高速? |
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A.波長が短い(周波数が大きい)ので、1秒間に送れる波の数が多い。
波の数だけ01を送れると考えれば良いので、
Q.光ファイバーでの距離ってたしか50kmだと思う。海外までの光ファイバーってどうやってその距離制限を超えてる? |
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A.光信号の拡張装置(リピータみたいなもの)があります。それを一定間隔で設置します。
ただ、海の中で電源取れないので、PoEのような仕組みで、光ケーブルを通じて電気も送ります。
たとえば、日本とアメリカも、1本の光ケーブルで接続されています。(それが何十本とあります)。
よって、日本のNW機器でARPテーブルを見ると、アメリカのNW機器のMACアドレスが見えます。
なんかすごい!!
Q.光ケーブルはどこに挿すの? |
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A.サーバであればHBAのポートですし。スイッチなどのネットワーク機器であえれば、GBICやSFPのスロットにGBICやSFPを挿し、LCコネクタやSCコネクタで接続します。
写真:左はSCコネクタ、右はLCコネクタ
■LANケーブル
LANは直流の電気信号で伝搬する。電気回路には行きと帰りが必要。
理科で実験したかな?
+から-への行きの線(自12→相手36)と帰り(相手12→自36)の線です。
2.ケーブルの種類とイーサネットの規格
イーサネットの規格として、以下の表記方法を使う場合があります。
1000 BASE-T
↑速度 ↑伝送方式 ↑ケーブルの種類
この表記の意味ですが、順に、回線速度(上記の場合は1000Mbps)、伝送方式(上記の場合は、ベースバンド方式※注)、ケーブルの種類(上記の場合はツイストペアケーブルのT)です。
以下に、イーサネットのいくつかの規格を紹介します。
規格 |
速度 |
ケーブル |
距離 |
100BASE-TX |
100Mbps
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ツイストペアケーブル(Cat5以上) |
100m |
1000BASE-T |
ツイストペアケーブル(Cat5e以上) |
100m |
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1000BASE-SX |
1Gbps
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光ケーブル(マルチモード) |
550m |
1000BASE-LX |
光ケーブル(マルチモード、シングルモード) |
マルチモード(550m) シングルモード(5km以上) |
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10GBASE-T |
10Gbps |
ツイストペアケーブル(Cat6以上) |
100m |
10GBASE-SR |
10Gbps |
光ケーブル(マルチモード) |
300m |
10GBASE-LR |
光ケーブル(シングルモード) |
10km |
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10GBASE-ER |
光ケーブル(シングルモード) |
40km |
※距離は,製品や規格によって変わりますので,目安と考えてください。
3.MDIとMDIX
・MDI(Medium Dependent Interface)
・MDIX(Medium Dependent Interface Crossover)
MDIのIはインターフェース(Interface)を意味し、LANにおける通常の接続インターフェースである。
一方、ストレートケーブルで接続できるように12-36をクロスしたインターフェースがMDIXである。
Auto MDI/MDI-X(またはAuto MDI-X)とは、自動でMDIとMDI-Xの判別を行う仕組みである。
H21年午後1問1には次の記載がある。
L2SWにはAuto MDI/MDI-X(またはAuto MDI-X)と呼ばれる、接続機器のポートの属性を識別して、自ポートの結線をストレート又はクロスに自動的に切り換える機能がある。 |
ちなみに、1000BASE-Tでは、Auto MDI/MDI-X機能の実装が必須であるため、最近のPCやネットワーク機器では、ストレートケーブルやクロスケーブルを意識する必要はありません。クロスケーブルのニーズも高くありません。
4.LANの規格とケーブル
(1)LANケーブル(ツイストペアケーブル)
ネットワークのケーブルで、我々が最も日常に使っているのは、ツイストペアケーブル(いわゆるLANケーブル)です。
LANケーブルは、銅線でできています。ちなみに、光ファイバーケーブルは光ファイバーでできています。
■UTPとSTP
ツイストペアケーブルには,UTP(Unshielded Twist Pair)ケーブルとSTPケーブルの2つがあります。UTPケーブルは、シールドに覆われていない(Unshielded)ツイストペアケーブルです。シールドに覆われているSTP(Shielded Twist Pair)ケーブルに比べてノイズを受けやすいのですが,取り扱いが簡単で安価であることから,広く普及しています。
・STP(Shielded Twist Pair Cable):シールドに覆われたツイストペアケーブルで、ノイズを受けにくい。
・UTP(Unshielded Twist Pair Cable):UTPはシールドに覆われていないツイストペアケーブルである。STPに比べて取扱いが簡単だし安価である。ノイズを受けやすいことは事実であるが、通常の環境では問題にならないので、とても普及している。
■電話線は1対(2芯)、LANケーブルは4対(8芯)と必ず偶数で構成されていますが、なぜでしょう。 |
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答えは、回路にすることで電気が流れます。だから必ず対になることが必要。
□→→→→□
↑ ↓
□←←←←□
◆線の詳細
12が送信のペア
36が受信のペア
4578は利用してません。(なくても通信できます。)
◆なぜPC間はクロスケーブルにする必要があるのか? |
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12が送信用で36が受信であることは全PCで共通しています。
もし、2台のPCをストレートケーブルで接続すると、、
[PC1] [PC2]
1(送信)→→→1(送信)
2(送信)→→→2(送信)
3(受信)←←←3(受信)
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6(受信)←←←6(受信)
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このように、PC1の送信データがPC2の”受信”ではなく”送信”ポートに送られます。これでは、正常に通信ができませんよね。
送信ポートから受信に送るため、1236のケーブルをねじるクロスケーブルが必要になります。
[PC1] [PC2]
1(送信+)→→→3(受信+)
2(送信-)→→→6(受信-)
3(受信+)←←←1(送信+)
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5
6(受信-)←←←2(送信-)
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8
※ +にはプラスの電流、-にはマイナス電流が流れます。
◆カテゴリ
・Cat3 10M
・Cat5 100M
・Cat5e 1000M
・Cat6 1000M、55mだけであれば10G可能
・Cat6e 10G
・Cat6a 10G STPのみ
・Cat7 10G~ STPのみ
◆1000BASE-T
・IEEE 802.3abで規定されている。
・100BASE-TXでは、1,2ポートが送信で3,6ポートが受信に使われる。
これに対し1000BASE-Tでは、各ポートが全二重通信をする。各ペアで250M、合計4本で1000Mである。
・過去問では、1000BASE-Tの説明として、「4対のUTPケーブルを使用し、最大距離は100mである。(H19NW午前問 45)」と述べている。
・全二重ということは、上りと下りで各1000Mなので、合計2000Mbpsである。
◆過去問
【H20NW午前 問42】 LANケーブルに関する説明として、適切なものはどれか。 ア LANケーブル内の対になった導線がより線となっているのは、導線に発生する外来ノイズを減らすためであり、ケーブル内のすべての対のピッチは均一の方が効果が高い。 イ カテゴリ5EのUTPケーブルは1000BASE-Tで利用される非シールドより対線であり、2本の導線が4対収められている。 ウ カテゴリ6のUTPケーブルを使用する1000BASE-TXでは、1対のより線で250Mビット/秒のデータを上り下り同時に送り、4対合計で1Gビット/秒の全二重通信を実現している。 エ 対線は2本の導線の電位差で情報を伝え、この対線に発生する外来ノイズの大きさは2本の導線の間隔に反比例する。 |
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正解は イです。
ア:よる長さであるピッチは、バラバラの方が効果が高く、実際のLANケーブルでも、ピッチはバラバラです。
イ:正解選択肢です。UTPは非シールドのより対線です。
ウ:1000BASE-TXではなく、1000BASE-Tの内容について述べています。
エ:外来ノイズの大きさは、導線の間隔が大きくなるほど大きくなります。
5.モジュラジャック
ネットワークスペシャリスト試験の過去問(H23NW午後1問3)を見てみよう。
DSUとFWの接続には,一般的に[ オ ]と呼ばれるモジュラジャックが付いているケーブルを用いる。 |
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LANケーブルも同じで、RJ-45というコネクタを用いる
正解:
オ RJ-45
6.光回線(Bフレッツなど)とADSL
構成図は自分で書けるようにしてください。
◆光回線(Bフレッツ) ※局内はイメージ
PC --- ルータ --- ONU --- 光分配機(収容局外)--- 光分配機(収容局内)--- OLT --- L2SW --- PPPoEサーバ ---
専用線などを経由 --- 各ISP
・ONU(Optical Network Unit:光回線終端装置):光信号(光ケーブル)と電気信号(LANケーブル)の変換。ISPから提供されるインターネット用の光回線を顧客の設備とを接続する装置。
以下の図を見ておくと、イメージしやすいかも
http://ybb.softbank.jp/support/connect/hikari/yf/ipv6_simple.html
物理的、電気的、論理的に変換機能として、OLTからの情報の中で、自分に該当する情報のみを受けとる。
※OLT(Optical Line Terminal):ONUと機能は同様。局内に設置され、時分割多元接続(TDMA)により、各ONUと衝突させずに通信する
※PON (Passive Optical Network) :光分配器(光スプリッタ)を使って、光ケーブルを分岐する。分配器は局内で4分岐、局外で8分岐が可能であるため、最大32分岐。コスト削減ですね。
Passiveというのは、Activeの反対の意味であるが、電源が不要で、受けて流すだけの簡易なものという意味と考えればよいと思う。
◆ADSL
PC --- ルータ --- ADSLモデム --- スプリッタ--- MJ --(導線)-- 局へ
電話 -----------------------------+
※スプリッタからの分岐を意味している。
ネットワークスペシャリスト試験の過去問を紹介する。
記載がある。
【H18NW午前 問35】 ADSLモデムでは、音声通話で利用しない周波数帯域で複数の搬送波を使ってデータ通信を行う。各搬送波ごとに、1変調につき128値、変調速度が1,000ボー、搬送波数が200の場合、通信速度は何Mビット/秒か。 |
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【解説】
これは難しい。
128値の128=2の7乗
7 x 1,000 x 200 = 1,400,000 = 1.4M
◆認証の流れ
パソコンがPPPoEで接続する場合、ユーザ名@プロバイダ名でアクセスする。
PPPoEサーバが、@以降を読み取り、各プロバイダへ振り分ける。
各プロバイダとはRadius接続を実施する。
◆光回線(Bフレッツなど)とADSLの違いは?
ネットワークスペシャリスト(NW)試験 H19午後?-1にいくつか書いてありますね。
参考
・http://itpro.nikkeibp.co.jp/members/NBY/techsquare/20021220/3/
・ネットワークスペシャリスト(NW)試験 H19午後?-1