基本情報技術者 2012年 秋期 午前（科目A） 問35

レイヤ2スイッチのMAC転送【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 問題文から装置が「スイッチングハブ（レイヤ2スイッチ）」であることを確認する。
2. レイヤ（OSI参照モデル）の機能を思い出す：レイヤ2はデータリンク層（MACアドレス処理）。
3. 各選択肢をレイヤの役割に照らして照合する。
   • IPアドレス割当てやフラグメンテーションはそれぞれ上位（アプリ/ネットワーク）層の機能でありレイヤ2の基本機能ではない。
   • 全ポート転送はハブの動作あるいは特定条件（ブロードキャストや未知宛先フレーム）時の一時的挙動であって常時の特性ではない。
4. レイヤ2の基本的な転送方式（CAMテーブル参照による限定転送）が一致する選択肢を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア: LANポートに接続された端末に対して、IPアドレスの動的な割当てを行う。
  誤り。IPアドレスの動的割当てはDHCPなどのプロトコルにより行われ、これはアプリケーション層（L7）での機能です。スイッチ（レイヤ2）はこの割当てを行いません。注：スイッチにDHCPサーバ機能を備えた製品も特殊用途で存在しますが、問題文の「レイヤ2スイッチの機能」としては該当しません。
• イ: 受信したパケットを、宛先MACアドレスが存在するLANポートだけに転送する。
  正答。CAMテーブルに基づいてフレームを特定ポートへ転送するのがレイヤ2スイッチの基本動作です。
• ウ: 受信したパケットを、全てのLANポートに転送(ブロードキャスト)する。
  誤り。全ポート転送は「ハブ」の常時挙動であり、スイッチは通常、宛先が判明しているフレームは特定ポートへ転送します。スイッチでも「ブロードキャストフレーム」や「MAC未学習の未知ユニキャスト」は全ポート（あるいはVLAN内の全ポート）へフォワードされますが、選択肢文が常時全てに転送すると述べているため誤りです。
• エ: 受信したパケットを、ネットワーク層で分割(フラグメンテーション)する。
  誤り。フラグメンテーションはIP（ネットワーク層、L3）の処理です。スイッチはフレームを中継する際にフラグメンテーションを行いません。

よくある誤解

1. DHCPはスイッチが行うものと思い込む
   • DHCPによるIP割当てはアプリケーション層（L7）の役割です。DHCPサーバが割り当てを行います。ルータがDHCPリレーを行ってL3レイヤで関与することはありますが、割当自体はL7の機能である点を混同しないでください。
2. スイッチは決して全ポートへ送らないと思い込む
   • スイッチは通常は限定転送しますが、ブロードキャストや未知ユニキャストは（VLAN内で）全ポートへフォワードされます。常時全送信＝ハブ、条件付き全送信＝スイッチの挙動です。
3. レイヤ2スイッチとレイヤ3スイッチを混同する
   • レイヤ3機能（ルーティング）を備えた「レイヤ3スイッチ」も存在しますが、問題の対象が「レイヤ2スイッチ」であればルーティングやフラグメンテーションは該当しません。

補足コラム

• CAM（Content Addressable Memory）テーブル: スイッチは受信フレームの送信元MACアドレスと受信ポートを学習し、テーブルに登録します（エージングタイムで古いエントリは削除）。これにより次回以降は宛先MACに基づき特定ポートへ転送できます。
• フラッディング: 宛先MACがテーブルにない場合、スイッチはそのフレームを学習済みポート以外のポートへ転送（フラッディング）します。ARP要求などのブロードキャストは全ポートに送られるため、ブロードキャストストーム対策が重要です。
• 管理機能: マネージドスイッチはVLAN、STP、QoS、ACL、場合によってはDHCPスヌーピングなどの監視機能を持ちますが、これらは基本のレイヤ2転送の上で提供される付加機能です。

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