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ネットワークを整える

初級

LANケーブル・光ファイバーを整える。

= ネットワークをつなぐ「線」の選び方

ネットワークのどこの話? 家や会社の中(LAN)で、パソコン・スイッチ・アクセスポイントなどを物理的につなぐ線の話です。OSI 参照モデルでいちばん下の層(第1層・物理層)にあたります(OSI参照モデル)。

① 何をつなぐか選ぶ

距離・速度・電源が要るかを入れると、合うケーブルと規格を返します。

条件を入れる 入力するそばから計算(会社のPCでも、入力は外に出ません)

合うケーブル

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      LAN ケーブル(UTP)のカテゴリ

      銅線は 100m までが基本です(Cat8 を除く)。カテゴリが大きいほど高い周波数まで通せ、速い規格に対応します。

      カテゴリ最大速度の目安距離周波数使われどころ
      Cat5e1Gbps(2.5Gbps も可)100m100MHz古いオフィスの既設配線。新設では Cat6 以上を選ぶことが多い
      Cat61Gbps(10Gbps は 55m まで)100m(10G は 55m)250MHz今の標準的な選択
      Cat6A10Gbps100m500MHzWi-Fi 6/7 のアクセスポイントの先、サーバー
      Cat710Gbps100m600MHz日本の LAN ではあまり使われない(コネクタも特殊)
      Cat825/40Gbps30m2000MHzデータセンター内のスイッチ〜サーバー間

      ストレートとクロス。パソコン〜スイッチのような違う種類の機器どうしは「ストレート」、スイッチ〜スイッチのような同じ種類どうしは昔は「クロス」でした。今の機器の多くは Auto-MDIX(送受信のピンを自動で入れ替える機能)を持つので、どちらのケーブルでもつながり、気にしなくてよくなっています。CCNA では「ストレートとクロスの使い分け」と「Auto-MDIX」の両方が問われます。

      光ファイバーと SFP

      光ファイバーは 2 種類。使う光モジュールとファイバーの種類がそろっていないとつながりません。

      マルチモード(MMF)

      芯が太く(50µm)、光が何通りもの道すじで進みます。安価ですが距離は短め(10G で OM3 が約 300m、OM4 が約 400m)。ビルの中・フロア間・データセンター内向きです。

      シングルモード(SMF)

      芯が細く(約 9µm)、光がまっすぐ進みます。10GBASE-LR で 10km、ER で 40km。ビル間・キャンパス間・通信事業者の回線に使われます。

      SFP(Small Form-factor Pluggable)は、スイッチの穴に差し込む小さな光モジュールです。1Gbps が SFP、10Gbps が SFP+、25Gbps が SFP28、40Gbps が QSFP+ です。モジュールを替えるだけで銅線にも光(短距離・長距離)にもできます。モジュールとファイバーの種類(MM か SM か)、波長が両端でそろっていることが条件です。

      ② PoE の給電ワットを足し算する

      LAN ケーブルで電気を送る PoE は、スイッチ全体で出せる合計(PoE 予算)が決まっています。つなぐ機器の合計がそれを超えると、一部の機器に給電されません。

      PoE 機器の台数と、スイッチの予算 入力するそばから計算(会社のPCでも、入力は外に出ません)

      電話機やアクセスポイントが実際に使う電力は、上限より小さいことがほとんどです。ここでは「機器の規格ごとの最大値を確保する」安全側の足し算をしています。ほかの機器の例:IP 電話は PoE(af)、無線アクセスポイントは PoE+(at)以上が多い。

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      PoE の規格は 3 世代です:802.3af(出す側 15.4W・受ける側に届くのは約 12.95W)、802.3at(PoE+・30W、受ける側 25.5W)、802.3bt(PoE++・Type 3 が 60W、Type 4 が 90W)。ケーブルの途中で電力が失われるため、受ける側に届く量は少し小さくなります。

      ③ つながらない・遅いときの早見

      症状を選ぶと、よくある原因と確かめ方が出ます。

      カウンタの見え方

      考えられる原因

        確かめ方

        📘 CCNA ではここが問われる(200-301 v1.1・Network Access/Network Fundamentals)

        • 銅線(UTP)と光ファイバー(シングルモード・マルチモード)の違い、距離の目安
        • ストレートとクロス、Auto-MDIX
        • PoE の目的と、802.3af・at・bt の違い(Cisco IOS/IOS XE では show power inline で給電状況と予算を見ます)
        • インターフェースのエラー(CRC・collision・late collision・runts・giants)の読み方、speed と duplex の不一致(show interfaces)

        このあとは、Wi-Fi や VLAN でつながったあとの話へ。速度の見積もりは 帯域 のページで。

        たとえると

        LAN ケーブルは「水道管」です。細い管(古いカテゴリ)は流せる水の量が少なく、長く伸ばすほど勢いが落ちます。そこで 100m を超える長い距離には、光で運ぶ「専用の太いパイプ」(光ファイバー)を使います。ただし光ファイバーは電気を運べないので、機器の電源まで一緒に送りたいときは銅線の LAN ケーブル(PoE)を使います。

        このツールは、ネットワーク全体図のここ

        1. 自分の端末
        2. 家・会社の中
        3. 出入口
        4. 建物の外
        5. 相手のサーバー
        6. データセンター
        7. 見る・動かす

        家・会社の中(LAN)— 端末とスイッチをつなぐ、ケーブルそのものの話です。

        家・会社の中は、同じ建物の中の廊下と部屋割りのような場所です。OSI では第1層(物理)。

        「ブラウザで URL を打ってからページが出るまで」の 1 番目(ケーブルか Wi-Fi でつなぐ)で活躍します。

        次の段: DHCP

        このページに出てくる略語(16語)
        • CRC (Cyclic Redundancy Check) — 送ったデータが壊れていないか、計算で確かめる方法。エラーの数に出てくる
        • UTP (Unshielded Twisted Pair) — シールド(金属の覆い)がない、より対線のLANケーブル
        • STP (Shielded Twisted Pair) — シールド(金属の覆い)で雑音を防ぐ、より対線のLANケーブル
        • SFP (Small Form-factor Pluggable) — 光ファイバーなどをつなぐ、差し替えできる小さな送受信モジュール
        • SMF (Single-Mode Fiber) — 光が1本の道だけを通る、遠くまで届く光ファイバー
        • MMF (Multimode Fiber) — 光が複数の道を通る、短い距離向けの光ファイバー
        • PoE (Power over Ethernet) — LAN ケーブル1本で、データと電気を一緒に送る仕組み
        • FTTH (Fiber To The Home) — 光ファイバーを家まで引き込む接続方式
        • 802.3 (IEEE 802.3) — 有線 LAN(イーサネット)の規格
        • 802.3af (IEEE 802.3af) — PoE の最初の規格。1ポートあたり最大 15.4W
        • 802.3at (IEEE 802.3at) — PoE+ の規格。1ポートあたり最大 30W
        • 802.3bt (IEEE 802.3bt) — PoE++ の規格。1ポートあたり最大 60W または 90W

        ほか4語は、略語集で引けます。

        ネットワークの略語をすべて見る

        ネットワークの全体図を見る

        このツールについて

        ネットワーク機器どうしをつなぐ「線」の選び方を整理します。距離・速度・電源の条件から、銅線(LANケーブル)か光ファイバーかを選べます。

        距離・速度・電源を選ぶと合うケーブルと規格を返し、PoE の給電合計がスイッチの予算に収まるかも計算します。速さの見積もりは 帯域 へ。

        主な機能

        • 距離・速度・PoE から銅線か光かを選ぶ
        • Cat5e〜Cat8 の最大速度と距離の表
        • マルチモードとシングルモード、SFP の違い
        • PoE 給電の合計ワットと予算の判定
        • duplex・速度不一致、CRC エラーの症状早見

        よくある質問

        Q. LANケーブルは何mまで使えますか?

        A. UTP の銅線は 100m が上限です(Cat8 は 30m)。これは配線全体の長さで、壁の中の配線とパッチケーブルを足した値です。超える場合は光ファイバーか、途中にスイッチを置きます。

        Q. Cat6 と Cat6A は何が違いますか?

        A. Cat6 は 1Gbps を 100m、10Gbps を 55m まで。Cat6A は 10Gbps を 100m まで通せます。

        Q. ストレートとクロスは今も使い分けますか?

        A. 多くの機器は Auto-MDIX で自動対応するので、どちらでもつながります。CCNA では使い分けの理屈と Auto-MDIX が問われます。

        Q. PoE の 802.3af・at・bt の違いは?

        A. 出す側の最大電力が af で 15.4W、at で 30W、bt で 60W(Type 3)・90W(Type 4)です。受ける側に届くのはケーブルでの損失ぶん小さくなります。

        Q. duplex の不一致はなぜ起きますか?

        A. 片側だけ速度・duplex を固定し、もう片側が auto のままだと、auto 側が半二重になるためです。症状は late collision や CRC の増加。両側を auto にそろえるのが基本です。

        入力値はURLの「#」以降に入るためサーバーには送信されません。リンクを開くと同じ状態を復元します。

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