LANとWANの違いとイーサネット規格 ― 10BASE-Tなど

LANは、建物や敷地の中に自社で機器とケーブルを用意して作るネットワークです。WANは、離れた拠点の間を通信事業者の回線を借りてつなぐネットワークです。LANの有線部分は、ほぼすべてイーサネットという規格で作られています。

社内ネットワークの費用と管理の手間は、どこを自社で持ち、どこを借りるかで変わります。WANの回線の種類に加えて、10BASE-Tなどイーサネット規格の速度・ケーブル・最大長も表で比べます。

本社と支社に、それぞれLANがあるとします。本社の中では、PCをスイッチに、スイッチをルータにつなぎます。ここまでの機器とケーブルは、本社が自分で買って設置します。

ところが、本社から支社までは道路や他人の土地を通るので、自社ではケーブルを敷けません。そこで、通信事業者の回線を借ります。

LANとWANの境目はルータです。ルータの内側のLANでは、使った量に応じた通信料はかかりません。外側のWANでは、事業者に利用料金を毎月払います。

WANの料金の決まり方は2種類あります。使った時間やデータ量に応じて払うのが従量制で、使った量にかかわらず毎月同じ額を払うのが月額固定料金です。

WANに使う回線は、事業者の網の作り方で分類できます。通信の間ずっと1本の経路を確保するのが回線交換網で、データを小分けにしてほかの利用者と同じ経路を共有するのがパケット交換網です。

2つの違いは、回線交換とパケット交換の記事に図で示しています。同じ記事では、契約者だけが使う専用線と、不特定多数で共有する公衆回線も比べています。

企業は、拠点のLANをWANでつないで、社内だけのネットワークを作ります。社内のネットワークと取引先につなぐネットワークの違いは、イントラネットとエクストラネットの記事にまとめています。

インターネットにつなぐときは、接続サービスを提供する事業者と契約します。この事業者をISPと呼びます。家庭の光回線で使うPPPoEとIPoEの違いは、PPPoEとIPoEの記事で比べています。

企業の拠点間をつなぐサービスには、広域イーサネットやIP-VPNもあります。どちらも、事業者の網の中で自社の通信をほかの契約者の通信と分けて運びます。インターネット上で通信を包んで運ぶ方法は、VPNの記事で説明しています。契約者以外がつながらない閉域網とインターネットを組み合わせ、通信ごとに回線を選ぶ仕組みがSD-WANです。

イーサネットは、有線LANの通信方式を定めた規格です。規格を作っているのは、米国に本部がある学会のIEEEで、イーサネットの規格群にはIEEE 802.3という番号が付いています。

規格ごとに、速度と使うケーブルと最大長が決まっています。名前の先頭の数字は速度を表し、10BASE-Tなら10Mbpsです。最後のTは、銅線をよったより対線を使うことを表します。BASEの意味を含めた読み方は、ネットワークトポロジの記事のケーブルの節で説明しています。

表の値は、IEEE 802.3の本文で各規格を定めた節によります。マルチモード光ファイバの最大長は、ファイバの種類によって短くなります。10GBASE-Tは、カテゴリ6のケーブルでは最大55mです。

より対線の規格では、速度が上がっても最大長は100mのままです。その代わり、必要なケーブルの品質が上がっていきます。この品質の段階をカテゴリと呼びます。

10BASE-Tと100BASE-TXは、より対線の4対のうち2対だけを使います。1000BASE-Tと10GBASE-Tは、4対すべてを使います。家庭やオフィスで多く使われているのは1000BASE-Tです。規格の上ではカテゴリ5のケーブルで使えますが、実際に配線するときはカテゴリ5e以上が勧められています。

有線LANのケーブルは、同軸ケーブル・より対線・光ファイバケーブルの3種類に分けられます。規格の表の「ケーブル」の列は、この3種類のどれかです。

同軸ケーブルは、1本のケーブルに多数の機器をつなぐ配線で使われました。この配線の形は、ネットワークトポロジの記事で説明したバス型です。今のLANでは、スイッチを中心にしたスター型にほぼ置き換わっています。

より対線は、銅線を2本ずつよって、ノイズの影響を打ち消し合うようにしたケーブルです。ツイストペアケーブルとも呼び、ふだん「LANケーブル」と呼んでいるのはこのケーブルです。

光ファイバは、電気ではなく光で信号を送ります。そのため電磁ノイズの影響を受けず、距離も長く延ばせます。芯が細く、光が1つの経路だけを通るものがシングルモードです。芯が太く、光が複数の経路を通るものはマルチモードで、届く距離が短くなります。

ここまでの光ファイバの規格は、LANで機器どうしを1対1でつなぐためのものです。電話局から各家庭までをつなぐ光回線の仕組みは、FTTHの記事で説明しています。

どの規格を使うかは、つなぎたい距離でおおよそ決まります。次の図で距離を切り替えると、届く規格が変わります。

距離が延びると、ケーブルは銅線から光ファイバに変わります。そして、自分でケーブルを敷けなくなったところで、LANではなくWANになります。

無線の通信には、電波のほかに赤外線を使うものがあります。赤外線は目に見えない光なので、間に物があると遮られます。そのため、見通せる短い距離でしか通信できません。

1997年に作られた最初の無線LANの規格IEEE 802.11には、電波の方式2つに並んで赤外線の方式が1つ含まれていました。現在の無線LANは、壁を越えて届く電波を使います。その仕組みは無線LANの記事にまとめています。