LAN（ローカルエリアネットワーク）とは：定義・仕組みと主要トポロジー解説

LANの定義・仕組みからバス・リング・スター等の主要トポロジーを図解でやさしく解説。家庭やオフィスのネットワーク設計にすぐ役立つ基礎知識を短時間で習得。

LAN（Local Area Network）とは、家庭やオフィス、学校などの狭い範囲にあるコンピュータネットワークのことを指します。複数のコンピュータを接続して、情報を共有したり、プリンタやファイルサーバーを共有したり、インターネットに接続して外部サービスを利用したりできます。現在の多くのLANでは、物理接続や伝送方式としてイーサネットを主に用いていますが、無線（Wi‑Fi）による構成も一般的です。

LANの主な構成要素

• 端末機器：PC、サーバー、スマートフォン、プリンタなど。
• ネットワーク機器：スイッチ、ハブ（過去）、ルーター、無線アクセスポイント。
• 伝送媒体：ツイストペア（UTPケーブル）、光ファイバー、無線（Wi‑Fi）など。
• プロトコル：通信のルール。代表的なものにイーサネット（IEEE 802.3）、IP（IPv4/IPv6）、TCP/UDP、ARP、DHCP、DNSなどがあります。
• アドレス：MACアドレス（レイヤ2）やIPアドレス（レイヤ3）によって機器を識別します。

LANの仕組み（簡潔な流れ）

端末はNIC（Network Interface Card）を介してスイッチや無線APに接続され、フレーム（イーサネット）やパケット（IP）としてデータを送受信します。スイッチはMACアドレスを学習してフレームを適切なポートへ転送し、ルーターは異なるネットワーク間のパケットを経路選択して転送します。DHCPはIPアドレスを自動割当てし、DNSはホスト名をIPアドレスに変換します。

LANトポロジー（物理・論理と主要な形）

トポロジーは機器間の接続構造を示します。物理トポロジー（ケーブル配線や機器の実際の配置）と、論理トポロジー（信号がどのように流れるか）が異なることが多い点に注意が必要です。例えば、論理的にバスやリングで動作するネットワークが、物理的にはスター（中央にスイッチ）で構成されることがあります。

• バストポロジー（Bus）
  • 特徴：一本の共通バス（ケーブル）に複数機器が接続される。
  • 利点：配線が単純で低コスト。
  • 欠点：故障時に全体へ影響、同時通信が増えると衝突が発生しやすい（CSMA/CDなど）。
  • 用途：歴史的に初期のLAN（例：同軸ケーブルのイーサネット）で使用。
• リングトポロジー（Ring）
  • 特徴：機器が順番にリング状に接続され、信号が一方向または双方向に流れる。
  • 利点：トークンリングなど衝突を回避する方式が使える。
  • 欠点：一箇所の故障で全体に影響。冗長化しないと可用性が低い。
• スタートポロジー（Star）
  • 特徴：中央にスイッチやハブを置き、各端末がそこへ直接接続される。
  • 利点：故障時の影響範囲が限定される（端末単位）。スイッチ採用で効率が良い。
  • 欠点：中央機器が単一障害点になり得る。配線量は増える。
  • 用途：現在の企業・家庭LANで最も一般的な物理構成。
• ツリートポロジー（Tree）
  • 特徴：階層構造で複数のスターを接続した形。大規模LANやキャンパスネットワークで採用。
  • 利点：階層ごとの管理が容易で拡張性が高い。
  • 欠点：上位機器の障害が下位へ影響を及ぼす可能性。
• メッシュトポロジー（Mesh）
  • 特徴：機器同士が多数の冗長経路で接続される。フルメッシュでは全てが相互接続。
  • 利点：高い冗長性と可用性。経路障害時に自動切替が可能。
  • 欠点：配線コストと管理負荷が高い。部分的なメッシュが実運用では一般的。

よく使われる規格と性能

• イーサネット（IEEE 802.3）：10Mbps、100Mbps（Fast Ethernet）、1Gbps（Gigabit）、10Gbps以上など幅広い速度が存在。
• 無線LAN（IEEE 802.11）：802.11n, ac, ax（Wi‑Fi 6/6E）などがあり、屋内無線接続に用いられる。
• スイッチングとブロードキャストドメイン：VLANで論理的にブロードキャストドメインを分割し、セグメントごとのトラフィック制御が可能。

セキュリティと運用上の注意点

• 認証と暗号化：無線はWPA2/WPA3を使用し、適切なパスワードと認証方式を採用する。
• アクセス制御：ポートセキュリティ、ACL、802.1Xなどで不正な接続を防ぐ。
• ネットワーク分離：ゲスト用ネットワークやVLANで機密系と分離する。
• 監視とログ管理：ネットワーク機器のログ、トラフィック監視、脆弱性管理を行う。

まとめ：LANは限られた範囲で機器を効率的に接続し、情報共有やインターネット接続を可能にする基盤です。物理的構成と論理的構成を理解し、適切なトポロジーと機器、プロトコル、そしてセキュリティ対策を組み合わせることで、安定で拡張しやすいネットワークを設計できます。

質問と回答

Q:ローカル・エリア・ネットワークとは何ですか?

Q:LANには何台のコンピュータを接続できるのですか?

Q:LANのコンピュータの接続には、どのような技術が使われているのですか?

Q:ローカルエリアネットワークは、一般的にどこにあるのですか?

Q:LANはどのような目的で使用されるのですか?

Q:LANでコンピュータを接続するために使用できる他の種類の技術はありますか?

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