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家庭内LAN

 家庭内LAN構築方法をまとめてみました。これからはじめようと考えている方は、参考にしてください。内容はこれまでの経験を記述していますが、決して鵜呑みにしないで下さい。全て自己責任となります。
内容は、実際にLANを構築しプリンタなどを共有することを目標にして記述しています。このため、説明中に軽く流す個所がいくつかありますが、ご了承ください。家庭に複数のPCを所有していてLAN構築を検討されている方が対象です。LAN職人の養成所ではありません。
また、記述内容に間違いが合った場合は、お手数ですがsupport@fukufukudenshi.comまでお知らせいただけると助かります。ご協力をお願いいたします。

1.LANの概要

 LANとは、Local Area Networkの略で、広い意味があります。
ここでは、複数のLANをEthernetで接続したシステムをLANと呼びます。
Ethernetは、LANを構築するためのハードウェア仕様です。ここでは、単純にLANカードと考えて下さい。パソコンショップで、LANカード・ネットワークカードと言えば普通Ethernetカードを指します。家庭内で構築するLANは、次の構成になります。この構成は家庭専用ではなく、オフィスでも十分実用的な構成です。福福電子工房も似た構成です。

 LANカードを実装した複数のパソコンをLANケーブルとHUBでつなぎます。
HUBとは、車輪の中心と言う意味があります。上図を見るとHUBを中心にパソコンが広がっているので、確かに車輪の中心のようです。

1.1.LANのメリット

 LANを構築することで、資源を共有することが可能です。ディスクスペースの共有や、プリンタの共有などです。その他にも(家庭内LANでここまでやる必要はありませんが)、メールサーバや、Webサーバを導入することで更に、利用範囲が広がります。
共有することのメリットは、その資源を使用するための作業が減ることです。LAN接続していない他のパソコンに接続されているプリンタを使用する場合は、印刷データをFD等に保存して、そのパソコンまで持っていくことが必要になります。LANの場合、その手間が無くなります。まるで、自分のパソコンに接続されているプリンタのように操作が可能です。ディスクドライブやCD-ROMの場合も同様です。
また、最近のパソコンソフトで作るデータは巨大になっています。つまり、1枚のFDに入りきらない場合が非常に増えてきましたが、LANであればその様な事を考えなくて済みます。

1.2.プロトコル

 LANを構築するには、通信プロトコルが必要です。プロトコルとは、コンピュータ間の言葉と考えて下さい。以下に代表的な通信プロトコルを示します。

  • NetBEUI
    Windows標準のプロトコルです。
  • IPX/SPX
    Novell社のNetWareで使用されるプロトコルです。
  • TCP/IP
    インターネットで使用されるプロトコルです。

 プロトコルは、コンピュータ間の言葉なので、接続するコンピュータ間で同じプロトコルを使用する必要があります。WindowsマシンだけでLANを構築する場合は、NetBEUIで十分でしょう。しかし、インターネットを意識するなら、TCP/IPが必要になります。
これらの通信プロトコルは、ソフトウェアパッケージとしてパソコンにインストールしなければなりません。Windowsを使用する場合、全てWindowsインストールディスクに入っています。現在では、別途購入する必要はありません。

1.3.1.LANカード

Ethernetカードの事です。パソコンの拡張ポートに差し込んで使用します。LANカードを購入すると、通常ドライバソフトウェアが付属しています。拡張ポートに対応して、以下の種類があります。LANカードは、パソコン1台に付き1枚必要です。

イメージ説明
○PCMCIAカード
ノートパソコン用のカードです。ノートパソコンは、標準的な外部バスを実装していないため、PCMCIA規格のPCカードを使用します。
○PCIカード
パソコンのCPUがペンティアムまたはその互換CPUから採用された外部バスです。最近の主流になっています。また、Windowsを使用する場合、プラグアンドプレイ機能が働くためインストールが非常に簡単です。
○ISAカード
パソコンのCPUがインテル486以前から採用されている標準的な外部バスです。通常は、プラグアンドプレイ機能に対応していないためIRQやIO設定を自分で設定しなければなりません。最近のパソコンでは、ISAバスが無い物もあります。

1.3.2.LANケーブル

 LAN上の装置を接続するために使用します。家庭内LANでは、ツイストペアケーブルが最適です。ツイストペアケーブルは、パソコンショップや大手電気店で加工済のものを簡単に購入できます。その他のケーブルは、専門店に行かなければ購入できませんし、設置の際に特殊工具が必要です。10base5は、トランシーバ等も別途必要になります。

イメージ説明
ツイストペアケーブル、10baseT/100baseTX
10baseTや100baseTX用のケーブルです。通常のディジタル信号は、1本の信号線でデータを伝送しますが、ツイストペアは2本をよじった(ツイスト)線でデータを伝送します。最近は、このタイプが主流です。柔らかめのケーブルで、取り回しが容易で接続・切断も簡単です。
同軸ケーブル、10base2
10base2用のケーブルです。テレビとアンテナを接続するケーブルと同じ形状です。長距離の接続を行う場合は有利ですが、小規模なLANではあまり使用されません。やや堅めのケーブルで、端末処理が面倒なためオフィスではあまり見なくなりました。
同軸ケーブル、10base5
10base5用のケーブルです。10base2と似ていますが、太さやケーブルを加工する場合の工具が異なります。パソコンと直接接続せず、トランシーバ(トランスミッタ・レーシバが一体となった物、無線ではありません)と接続します。
多信ケーブル、10base5
10base5用のケーブルです。パソコンとトランシーバをつなぎます。

1.3.3.HUBやサーバ等

イメージ説明
HUB
通信ケーブルの分岐を行います。スイッチングHUBと言う種類もあります。3台以上パソコンを接続する場合は、必ず必要です。4台以上接続する場合は、スイッチングHUBを使用することで高速なデータ転送が可能になります。10/100baseTのコネクタが複数付いています。ACコンセントをタコ足配線する場合に使用するテーブルタップの様な働きをします。4つコネクタが付いている場合は、4ポートHUB。8つコネクタが付いている場合は、8ポートHUBと呼びます。HUBにはバッファが内蔵されていて、入力された電気信号を補正して出力します。また、LED表示により伝送状況も確認することができます。
ダイアルアップルータ
ルータとHUBが一緒になった物です。家庭内LANを構築して、複数のパソコンから同時にインターネットアクセスする場合は、便利です。インターネット接続は、プロバイダとの契約が必要ですが、ダイアルアップルータを接続すると、一つの契約で、複数のパソコンが同時にインターネットへアクセスできます。
プリントサーバ
プリンタを直接LANに接続できます。通常は、パソコンにプリンタを接続し、そのパソコンにプリントサーバソフトを走らせることでプリンタ共有を行いますが、この様なプリントサーバを使用すると、非常に効率よくなります。例えば、印刷のためだけにプリンタが接続されているパソコンをわざわざ起動する必要が無くなります。更に、プリンタを何台でも接続することができるので、パソコン1台に対して、数台のプリンタを接続できます。プリンタによっては、始めからプリントサーバが内蔵された物もあります。

2.基礎知識

 この章では、LANを構築するための基礎知識を説明します。LANを構築するためには、様々な設定を行わなければなりません。基礎知識を習得することで、OSや環境が変化したとしても確実な設定を行うことができるようになります。

2.1.100baseと10basea

 通信速度を示しています。10baseは、1秒間に10メガビットのデータを転送することができます。100baseは、その10倍の転送能力があります。一般家庭では、10baseで十分ですが、現在10base機器と100base機器に価格差がほとんどないので、購入するなら将来的に有利な100baseを選択しましょう。
通常、10baseと100baseは、別々の規格なので混在することはできません。ただし、機器の中には10/100base等と記述されている両方対応のものがあります。この様な機器を使用することで、10baseと100baseを混在することができますが、通信速度は遅い10baseに落ちてしまいます。

2.2.プロトコル

 1.LANの概要でも簡単に説明しましたが、プロトコルとはパソコン間の言葉です。様々な種類がありますが、家庭内LANでは、次のプロトコルが最適です。

  • TCP/IP
  • NetBEUI

 LANだけを考えると"NetBEUI"が簡単ですが、インターネットを考えた場合、始めから"TCP/IP"を選択しましょう。ここでは、"TCP/IP"を使用します。
TCP/IPとはTransmission Control Protocol / Internet Protocolの略で、米国DARPA(防衛高等技術計画局)により開発されたそうです。インターネットの根幹プロトコルで、電子メールやホームページ等のサービスはこれを使用して実現されています。
現在では、Windowsに標準添付されており、Macintoshでも、漢字Talk7.5からは「MacTCP」の名称でTCP/IP接続機能を標準添付している様です。

2.3.通信パケット

 TCP/IPではデータを送信する場合、通信パケットを使用します。パケットとは、小包と言う意味があります。通信パケットには、宛先とデータが含まれます。

データ送信を行う場合、一度に全部送信するのではなく、数キロバイト程度に分割し、通信パケットを作成してバラバラに分割送信します。

受信側では、バラバラに受信したパケットを元のデータに組み立てます。

 通信パケットには、宛先とデータだけではなくその他のデータも含まれていますが、特に重要なのが宛先です。TCP/IPでは、宛先にIPアドレス(後述)を使用します。

2.4.IPアドレス

 パソコン間で通信を行う場合、通信相手のパソコンを特定するためにIPアドレスが必要です。身近な物では、電話番号がすぐに思いつきます。IPアドレスとは、正に電話番号です。通常IPアドレスは、パソコン1台につき一つ割り当てます。場合によっては2つ以上割り当てることができますが、家庭内LANなら、1つで十分です。また、電話番号と同じで、重複できません。 IPアドレスは、4つの十進数で表します。"192.168.0.1"の様に0〜255までの数字を'.'ピリオドで区切って表現します。

2.4.1.プライベートアドレス

インターネットの世界では、IPアドレスを指定することで、世界中に存在する多くのコンピュータの中から唯一つを特定できます。

オフィスや家庭で使用するIPアドレスは、プライベートアドレスを使用します。プライベートアドレスはインターネット上で使用してはならないアドレスなので、インターネットに直接接続しないLANで自由に使用できます。通常は、次のクラスCを使用します。

クラスC 192.168.0.0〜192.168.255.255

ただ、192.168.0.0には特殊な意味があります。また、サブネットマスク(後述)の都合上、次の範囲を使用すれば問題ないでしょう。

192.168.0.1〜192.168.0.255

2.4.2.サブネットマスク

同一ネットワーク上に複数のグループを存在させるために"サブネットマスク"を指定することができます。サブネットマスクを設定するには、2進法を理解する必要があります。家庭内LANでは、複数のグループを定義する必要性がそれほどありませんから、次のサブネットマスクを設定すれば十分でしょう。

255.255.255.0

サブネットマスクを簡単に説明します。
サブネットマスクを2進数に変換します。

192.168.0.1→11000000.10101000.00000000.00000001
192.168.0.2→11000000.10101000.00000000.00000010
192.168.1.1→11000000.10101000.00000001.00000001
192.168.1.2→11000000.10101000.00000001.00000010

そして、2進数に変換したIPアドレスとサブネットマスクを比較します。サブネットマスクとIPアドレスの桁を合わせて、サブネットマスクが1の桁はサブネット部、0の桁はホスト部と呼びます。

サブネット部
ホスト部
11111111.11111111.11111111.00000000

TCP/IPでは、サブネット部が同一のIPアドレスを持つパソコン間でしか、通信ができません。この例で考えると、192.168.0.1と192.168.0.2は通信できますが、192.168.0.1と192.168.1.2は、サブネット部が異なるので通信できません。つまり、192.168.0.?と192.168.1.?の2つのグループが同一LANに存在していることになります。

2.5.ホスト

 LAN上では、接続されている装置のことを"ホスト"と呼びます。それが大型汎用機であっても、パソコンであってもプリンタであっても全てホストです。"ホストアドレス"等と記述されていれば、その装置に割り当てられたIPアドレスを指します。"ホスト名"と言えば、その装置の名前です。
ホスト名は、ネットワーク管理者(ここでは、私たちのこと)が自由に決めることができます。通常ホスト名は、一つのLANグループで重複しないようにします。

2.6.ドメインネームサービス(DNS)

 ドメインネームサービスとは、ドメイン名からIPアドレスを調べてくれるサービスです。
ホームページをのぞきに行く場合、"http://www.fukufukudenshi.com/"等の様に、指定する場合があります。この指定方法は、URL(Uniform Resource Locatorの略)と呼ばれています。このURLは、次のように分割されます。

  • http://
    プロトコル名称
  • www
    ホスト名
  • fukufukudenshi.com
    ドメイン名

最後の文字がドメイン名です。インターネット上には、DNSサーバと呼ばれるコンピュータが複数存在しています。Webブラウザ(ネットスケープナビゲータやインターネットエクスプローラ等)を使用してURLを指定すると、WebブラウザはDNSサーバにドメイン名を問い合わせます。DNSサーバは、指定されたドメイン名をデータベースから検索し、対応するIPアドレスを返してくれます。
一つのDNSサーバが世界中の全てのIPアドレス対ドメイン名変換を行うわけではなく、複数のDNSサーバによって変換が行われます。

 簡単に説明すると、URLが"**.co.jp"を検索する場合は、先ずjpドメインを管理しているDNSサーバがcoを管理しているDNSサーバへ変換依頼を行い、次にcoを管理しているDNSサーバが・・・、と続いていき最終的に"**.co.jp"そのものを管理しているDNSサーバがIPアドレスを返す仕掛けです。
DNSを使用しなければ、"http://192.168.0.3"の様に直接IPアドレスを指定しても構いません。

2.7.サーバとクライアント

 サービスを行うものがサーバで、サービスを受けるものがクライアントです。プリンタを共有した場合、プリンタを直接接続しているパソコンをプリントサーバと呼びます。そのパソコンのプリンタをLAN経由で利用するパソコンをクライアントと呼びます。他には、ディスクドライブを共有するなら、そのディスクドライブを所有しているパソコンがファイルサーバと呼ばれます。2.6.ドメインネームサービス(DNS)では、DNSを行っているコンピュータをDNSサーバと呼んでいました。

2.8.DHCPサーバ

 Dynamic Host Configuration Protocolの略で、動的にIPアドレスを割り付けます。LAN内にDHCPサーバを設けると、その他のパソコンにIPアドレスをいちいち設定する手間が省けます。DHCPサーバは、LAN上のパソコンを監視しています。新しくLANにパソコンが接続されると、DHCPサーバが自動的に重複しない有効なIPアドレスを割り付けてくれます。
 インターネット接続サービスプロバイダにも、DHCPサーバが設置されています。契約している各家庭からダイアルアップされた場合、その回線にIPアドレスを割り当てます。つまり、ダイアルアップしインターネットに接続された家庭のパソコンは、世界に唯一つしかないIPアドレスを一時的に持つことになります。そのためプロバイダは、予めいくつかのIPアドレスを所有しています。プロバイダのDHCPサーバは、接続の度にIPアドレスを割り付け切断の時にIPアドレスを回収します。

2.9.ルータ

 通信パケットを自動的に振り分ける装置です。複数のLANが接続されている時に、通信パケットの行く先を決定します。

 ルータとは、ルート(つまり道筋)を決定するものを指します。ルーティングとは、道筋を決定する行為です。その他にもゲートウェイ等がありますが、ルータと似ているもの程度に考えて下さい。家庭内LANでは、それほど意識する必要はありません。
家庭用のルータとして、ダイアルアップルータがあります。家庭のパソコンからインターネットに接続する場合、モデムやターミナルアダプタを使用しますが、ダイアルアップルータでも接続が可能です。一般的なダイアルアップルータは、ISDN回線で動作するTAとルータ、更にHUBを組み合わせたものです。この装置が1台あれば、家庭内LANをインターネットに接続できます。インターネットサービスプロバイダとの契約は、一つでOKです。
ダイアルアップルータは、LANからインターネット接続要求があると、予め登録されているプロバイダのアクセスポイントへ電話をかけLANをインターネットに接続します。

ダイアルアップルータは、プロバイダのDHCPサーバから一つのIPアドレスを取得しますが、オートNAT機能を使って、家庭内LANのプライベートアドレスとインターネット上のIPアドレスを都合良く変換します。つまり、割り当てられたIPアドレスは一つですが、複数のパソコンからインターネットにアクセスできるのです。インターネット側から家庭内LANを見ると一つのIPアドレスですが、家庭内LANではプライベートアドレスがそのまま使用できます。

3.LANの構築

 LANの構築は、1.3.1.LANカード1.3.3.HUBやサーバ等で説明した機器を接続すればOKです。次に一般的な接続を示します。

 選択肢は色々あるのですが、購入しやすく低価格な10baseTまたは100baseTXを選択するのが良いでしょう。

3.1.LANカードのインストール

 LANカードのインストールはカード毎に異なりますから、カードに添付されているマニュアルを参考にして下さい。インストール後の設定は、2.基礎知識で習得した知識を使えば、簡単に行えるはずです。

3.2.HUBの設置

 HUBを任意の場所に置いて電源を入れるだけです。HUBに添付されているマニュアルを参考にして下さい。

3.3.ケーブルの接続

 10/100baseTには、クロスケーブルとストレートケーブルがあります。HUBを使用する場合は、ストレートケーブルを使用します。2台のパソコンをHUB無しで接続する場合は、クロスケーブルを使用します。
次に、ストレートケーブルとクロスケーブルの概念図を示します。
※ここで説明しているピン番号は、概念図のピン番号です。実際のケーブルのピン番号とは関係ありません。

 LANカードとHUBには、トランシーバが内蔵されています。トランシーバとは、トランスミッタ(送信機)とレシーバ(受信機)が一体となったもので、無線ではありません。トランスミッタから送信したデータは、レシーバで受けなければなりません。トランスミッタとトランスミッタを接続すると、互いに送信し合うので意味がありませんし、電気的に破損することがあります。
このため、同時に送信と受信を行う場合は、最低でも2組の通信ケーブルが必要です。HUBはLANカードへの接続を期待しているので、同一ピン番号に対するトランシーバの機能がLANカードと逆になっています。つまり、LANカードは1番がトランスミッタ。HUB側では、1番がレシーバ。従って、ストレートケーブルを使用します。ストレートとは、まっすぐと言う意味です。

 LANカードとLANカードを接続する場合は、逆の理由でクロスケーブルを使用します。クロスとは、交差と言う意味です。HUB同士を接続する場合もクロスケーブルを使用します。

3.4.設定

 必要な機材を購入し、準備が整ったらOSの設定を行います。
 詳細な設定はOS毎に異なりますからここでは割愛しますが、基本的な設定内容は大体同じです。以下に、設定項目を上げておきます。

  • LANカードの設定
    LANカードをパソコンに接続し、OSに認識させます。詳しくは、LANカードのマニュアルに記述されています。
  • プロトコルの選択
    TCP/IPを選択します。他のプロトコルでも問題ありませんが、今はTCP/IPでしょう。
  • IPアドレスの設定
    LAN上の他のホストと重複しないアドレスをクラスCで設定します。ネットワーク管理者は、貴方なので、適当なアドレスを決めてください。わからなければ2.4.IPアドレスを参照してください。
  • サブネットマスクの設定
    LAN上のグループを決定します。家庭内LANでは、255.255.255.0で十分です。
  • ホスト名の設定
    各ホスト(パソコン)に適当な重複しない名前を付けてください。
  • DNSの設定
    家庭内LANにDNSが設置されている場合は、そのDNSサーバのIPアドレスを設定します。ダイアルアップルータの多くは、そのダイアルアップルータがオートDNS機能を持っています。従って、ダイアルアップルータのIPアドレスをDNSアドレスとして設定します。
    ダイアルアップルータが無ければ、プロバイダから教えられたDNSアドレスを設定するか、空欄にしておきます。
  • デフォルトゲートウェイ
    ダイアルアップルータを使用しているなら、そのダイアルアップルータのIPアドレスを設定します。この設定を行うと、家庭内LANからインターネットへのアクセス要求があった場合、デフォルトゲートウェイに設定しているダイアルアップルータへパケットが送信され、インターネットへのアクセスが開始されます。
  • サービス設定
    Win95のLAN設定では、ダイアログによる問い合わせがあります。ネットワーク共有サービスを選択すればよいでしょう。

4.確認方法

 LANを構築した後の確認方法を説明します。LANを構築しても、運が悪ければ通信ができません。この章では、トラブルが発生した場合の原因確認方法を説明します。

4.1.PING

 PINGコマンドで、接続の確認ができます。MS-DOSプロンプトを開いて、PINGに続けてIPアドレスを指定して下さい。接続されている場合は、次のように応答時間が表示されます。

C:\>PING 192.168.0.1

Pinging 192.168.0.1 with 32 bytes of data:

Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time<10ms TTL=63
Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time<10ms TTL=63
Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time<10ms TTL=63
Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time<10ms TTL=63

C:\>

 タイムアウトするようなら、LANへ接続されていません。接続されていないとは、物理的な接続だけでなく、設定誤りのため認識できないことも含みます。例えば、IPアドレスやサブネットマスクが間違っていたり等です。また、ストレートケーブルとクロスケーブルを間違っていたり、まれに装置(HUBやLANカード)が故障している場合もあります。
とにかく、このPINGコマンドが正常に動作しない限り、LANとして動作しません。設定や、配線を確認してください。

4.2.検索

 Windowsタスクバーのスタート→検索→ほかのコンピュータで、LAN接続されているホストを検索できます。または、デスクトップのマイネットワークアイコンを右クリックしてポップアップメニューのコンピュータの検索等も同じです。各OSによって、多少起動の仕方が異なりますから、マニュアルなどを参考にしてください。
検索ダイアログが表示されたら、設定しているホスト名を入力して検索してください。LANに接続されている場合、対象となるホストが表示されるはずです。ホスト名を指定せずに検索した場合、LANに接続されている全てのホストが表示されます。
接続がうまくいかないとき、全てのホストからこの検索機能を実行してみます。そうすれば、どのホストに問題があるのかを推測することができるかもしれません。

4.3.winipcfg

 Windowsディレクトリのwinipcfgを使用すると、現在のIP情報が表示されます。

5.共有

 共有は、サーバ側とクライアント側で別々に設定します。
資源共有を提供する方がサーバ側で、共有された資源を利用する方がクライアント側です。

5.1.サーバ側の設定

 サーバの設定は、エクスプローラなどで共有するデバイスを選択します。次に右クリックで、ポップアップメニューを表示して"共有"を選択します。

共有設定のダイアログが表示されますので、適当な設定を行って下さい。
プリンタやCD-ROM等の共有も同じように行います。

5.2.クライアント側の設定

 クライアントでは、ファイルやディスクドライブに関する設定は特にありません。プリンタを共有する場合に限り、設定する必要があります。
スタート→設定→プリンタを選択して、プリンタのダイアログを開きます。プリンタの追加をダブルクリックし、プリンタの追加ウィザードを起動します。

ネットワークプリンタを選択して下さい。
次に、プリンタの場所設定します。参照ボタンをクリックしてネットワーク上のプリンタを指定します。この時、プリントサーバ側で、共有設定を指定いなければなりません。
後は、適当に入力して印刷を確認すれば終了です。
プリンタによっては、LANに対応していないものがあります。プリンタのマニュアルを参照してください。また、OSの異なるパソコン間でプリンタを共有しようとした場合、プリンタのドライバディスクを要求されます。この場合は、指示に従ってインストールを進めてください。

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