イーサネットとMACアドレス — 同じLANの中で届ける

家庭や会社の1つのLAN（ローカルネットワーク）の中で、機器どうしはどうやって相手を見分け、正確に届けているのか。鍵は機器ごとに焼き付けられたMACアドレスと、スイッチが「誰がどのポートにいるか」を学習するしくみです。フレームが届く様子とテーブルが埋まる様子を動かして理解します。

1. イーサネットフレームとMACアドレス

リンク層でやり取りされるひとかたまりのデータをフレームと呼びます。フレームの先頭には宛先MACと送信元MACが並び、末尾には誤りを見つけるためのFCSが付きます。スライダーで各フィールドを選んで、役割を確かめましょう。

フレームの中身 — どのフィールドが何をする?
MACアドレスは48ビット（16進で12桁）。前半はベンダを表すOUI、後半は製品ごとの個体番号で、原則として世界に1つだけ。選んだフィールドの説明が下に出ます。
MACアドレス = 48ビット ＝ OUI（ベンダ 24bit） ＋ 個体番号（24bit） 例：00:1B:44:11:3A:B7 ／ 先頭 00:1B:44 がメーカを示す割り当て番号

2. スイッチはどのポートに誰がいるか学習する

スイッチは、フレームの送信元MACを見て「このMACはこのポートから来た」とMACテーブルに記録します。宛先MACがテーブルに無ければ全ポートへばらまき（フラッディング）、有ればそのポートだけへ送る。使うほどテーブルが埋まり、むだな配信が消えていきます。送信元と宛先を選んで「フレーム送信」を押してみてください。

MAC学習 — テーブルが埋まると転送が正確になる
右がスイッチのMACテーブル。送信すると、まず送信元MACが学習されて行が光ります（黄色の枠）。宛先が未学習なら全ポートへフラッディング（宛先以外は破棄）、学習済みなら1ポートだけへ転送。同じ相手に2回目を送ると、むだ配信が消えるのが分かります。
POINT — 学習は「送信元」から、転送は「宛先」で スイッチは通り過ぎるフレームの送信元MACを盗み見て場所を覚え、宛先MACで送り先を決める。だれも設定しなくても、通信が起きるだけで自動的に賢くなる——これが自己学習スイッチの要です。

3. ハブ と スイッチ — ばらまくか、絞るか

スイッチが普及する前はハブが使われていました。ハブは学習をせず、届いたフレームをつねに全ポートへコピーします。つまり全員に丸見えで、回線もむだ使い。スイッチは学習によって必要な相手にだけ送るので、速く・安全になりました。切り替えて見比べましょう。

ハブ（全員に配る） vs スイッチ（絞って配る）
A から C へ送るフレームを繰り返し流します。ハブだと B・D にも届いて「不要（破棄）」の札が付く。スイッチだと C にだけ届く。同じLANでも配り方でむだと安全性が大きく変わります。

4. 昔の共有メディア — CSMA/CD の衝突

さらに昔、1本のケーブルをみんなで共有していた時代（同軸イーサネット）には、2台が同時に送ると信号がぶつかって壊れる問題がありました。そこで各機器は「送る前に聞き耳を立て（キャリア検知）、ぶつかったら気づいて（衝突検出）、ランダムな時間だけ待って送り直す」——これがCSMA/CDです。

CSMA/CD — 衝突 → ジャム → バックオフ → 再送
A（緑）と B（青）がほぼ同時に送信 → 信号が中央でぶつかり衝突 → 全員がジャム信号で中止 → 別々のランダム時間（バックオフ）だけ待って再送。待ち時間が違うので、今度はぶつからずに順番に成功します。
注意 — MACアドレスは「LANの中」だけの住所 MACアドレスで届けられるのは同じLAN内だけ。離れたネットワークの相手へは、IPアドレスを頼りにルータを越えていきます。しかも1ホップ進むごとに宛先・送信元MACは書き換わる（IPは変わらない）。この住所の使い分けは次のレッスン「IPと経路制御」で扱います。

5. まとめ — 賢く届ける同一LAN

一歩先へ — 衝突が消えた現代のイーサネット いまの有線LANは、スイッチと機器が専用線で1対1に結ばれ、送受信を同時にできる全二重が普通です。1本を奪い合わないので衝突そのものが起きず、CSMA/CDは使われません。一方でWi-Fiは電波を共有するため、衝突を「検出」できずあらかじめ避けるCSMA/CAという親戚のしくみを使っています。