応用情報技術者 試験情報＆徹底解説

こんにちは
長文ですが質問させてください。

下記のようなネットワーク構成があるとします

【ネットワーク構成】

PC０（ネットワークA）
↓①
スイッチ０（ネットワークA）
↓②
ルーター０（ネットワークA）（ネットワークB）
          ↓③
       ルーター１（ネットワークB）（ネットワークC）
          ↓④
ルーター２（ネットワークC）（ネットワークD）
↓⑤
スイッチ２（ネットワークD）
↓⑥
サーバー２（ネットワークD）

ＰＣ０からサーバー２にPing打ったとき、一番最初に作られるフレームはPCのデフォルトゲートウェイに設定されているルーター０宛てだとおもいますのでフレームの宛先MACアドレスはルーター０、送信元MACアドレスはPC０になりますよね。
そしてそのフレームは最初に①の経路を通り、スイッチ０に中継してもらうことになると思います。

ここで質問ですが、PC０からスイッチ０にフレームを送信するときは、どうやってスイッチ０に到達しているのでしょうか。
というのも仮にスイッチ０がなくて直接PC０とルーター０がつながっていれば、宛先MACアドレスはルーター０のMACアドレスになっているため、宛先MACアドレスによりルーター０まで到達するとは思うのですが、今回の場合は、宛先の情報がスイッチ０では無いのにPC０はどうやってスイッチ０にフレームを送信しているのかがわかりません。

たとえばPCから出るフレームというのは宛先関係なく、いったんPCにつながっているスイッチに送信されるみたいな感じでしょうか。
でももし仮にPC０にスイッチが２つつ繋がっていたらどっちに送ればいいかわからないのではと思ってしまいます。
それともPC側で通信はすべてこのスイッチに送るみたいな設定がされているのでしょうか。

いっこうにこれという答えに自分でたどりつけないので詳しい方おられましたら、PCからスイッチへのフレームの送信のしくみについて教えていただけないでしょうか。
分かりにくい質問ですみません。長文も失礼しました。

スイッチ0はLANケーブルと同じです。
PCはスイッチを意識しません。

PCにスイッチが２つ接続されている場合は、PCにNICが２つあるのではないでしょうか
ルーティングテーブルによってどちらのNICからフレームを送出するのかが決まるはずだと思います。
複数のNICがチーミングされている場合は話が変わってきますけど....

面白い内容なのでコメントしてみます。
ちなみに正解は知りません。

内容が大きく２点あると思ってます。
１．スイッチ（ハブ）にIPアドレスを割り当てられるのか？
２．IPアドレスがなくても宛先にすることができるのか？

１．IPアドレスをもし割り当てられるのであればそれはもうL3以降の機器なので純粋なスイッチとしては無理ではないでしょうか？

２．私の少ない知識では、IPアドレスがない場合宛先にすることは出来ない。
Macアドレスを利用するデータリンク層（L2）は通信が行える状態まで持っていくことが目的だと思いますので役割として通信相手を特定する等は考慮されていないと思ってます。
仮にMacアドレスで通信可能であればMacアドレスは世界でユニーク値が保証されているのでIPアドレスいらなくね？になると思ってます。

つまりどういうことかと言うとスイッチを宛先に送っておらず、ルータを宛先に接続NIC側にデータ送っただけという状態だと思います。

ちなみにNICが２つ以上存在した場合ですが、これも想像になりますが
イーサネットフレームを送ってからネットワーク機器側でいらないフレームは破棄するのではなく
ネットワーク機器側の経路を確定してからイーサネットフレームを構築するので２つ以上存在していても多重に送ることは無いと思います。
仮に同じネットワーク側に２つ以上のNICだった場合も優先順位のようなものがある気がします・・・でないとパケットが２重に届いて通信がめちゃくちゃになってしまうし

>IPアドレスをもし割り当てられるのであればそれはもうL3以降の機器なので
スイッチングには影響しませんが、L2SWでも管理用IPとしてCatalystとかは割り当てができるので、絶対ではないです。

PCやスイッチではMACアドレステーブルというものを持っています。
MACアドレステーブルは、一回MACアドレスによる通信を行った機器のアドレスを一覧として保持した一覧表のようなものです。

最初は、通信していないので、MACアドレスの情報は持っていませんので、ブロードキャストによって通信相手を探ります。

PCからサーバーへの通信であれば、サーバーのMACアドレスがわかるかをブロードキャストしてスイッチに聞いて回ります。
スイッチが知らなければさらにブロードキャストして聞いて回ります。
わからないようであれば、外部のネットワークという判断になり、ルーターで、サーバーのIPってどこへ通信すればいいかわかる？と聞いて通信先を決定していきます。

ルーターにはルーティングテーブルというものがあります。
このテーブルは、宛先IPアドレスによって、次にどこへ通信したらいいのかを教えてくれるものです。

こうやってアドレスはルーター2に最終的に送られてサーバーへ通信します。

>PC０からスイッチ０にフレームを送信するときは、どうやってスイッチ０に到達しているのでしょうか。
単純に考えると、PC０とスイッチ０が、LANケーブルでつながっていて、PC０からLANケーブルに電流を流せば、スイッチ０に届くと思います。その後は、スイッチ０がユニキャストにしたりブロードキャストにしたりだと思います。
単純すぎますか？

電タックさん
NICが２つ以上存在して、同じネットワークに接続している場合は、No.2に書いたチーミングを設定します。
・2台のルータに接続して冗長構成にする。
・2台のルータに接続して負荷分散構成にする。
・1台のルータに接続して帯域を増やす。（リンクアグリゲーション）
いろいろできます。
まあクライアントPCで利用することはまずないですけど。

L2レイヤで動作するプロトコルもあります。
LLDPがR3のネスペに出題されました。

せぼりゃさん、boyonboyonさん
スイッチが全ポートにフレームを垂れ流すのはフラッディングです。
マルチキャストは特殊なアドレスへの送信です。
また、スイッチにはMACアドレステーブルがありますが、PCにあるのはARPテーブルです。
  MACアドレステーブル：ポートとMACアドレスの対応表
  ARPテーブル：MACアドレスとIPアドレスの対応表
両者は別物です。

フラッディングはネスペでよく出題される印象です。
R4 午後I問1設問3
R5 午後I問2設問1

Howitzerさん

ご教授ありがとうございます。
自分は、ユニキャストとブロードキャストの認識しかなかったです。

ネットや本も見て確認しました。

通信が、ユニキャストで、ＭＡＣアドレステーブルにないときは、フラッディング
通信が、ユニキャストで、ＭＡＣアドレステーブルにあれば、ユニキャスト
通信が、ブロードキャストアドレス宛の時は、ブロードキャスト（意図的なフラッディング）
ということですね。

そういえば、R5 午後I問2設問1でもブロードキャストと書いてしまっていました。
復習がちゃんとできていませんね。反省して、勉強しなおしです。

Howitzerさんのスイッチ0はLANケーブルと同じですという答えで少しわかった気がしました。
PCはルーターにケーブルを通してフレームをおくっていたら、途中にスイッチがあったみたいな感じっていうことですかね。要するにPCはスイッチを意識しない。

ほかの皆さんも、回答ありがとうございました！！！