Macの有線ネットワークについて知っておくべきことすべて

Macでネットワーク経由で高速かつ安定したファイル転送速度を実現したい場合は、Wi-Fiから有線ネットワークに切り替えるのが最適です。Ethernetと有線ネットワークに影響を与える可能性のある事項について、必要な情報をすべてご紹介します。

デバイス同士をネットワークで接続することを考えたとき、多くの人はすぐにWi-Fiネットワークの構築を思い浮かべます。これは特にAppleの最新デバイスに当てはまります。Appleのエコシステムのほぼ全域でWi-Fi接続が利用できるからです。

無線ネットワークは設定と使用の観点から非常に便利ですが、有線ネットワークをプランに導入する機会はほぼ常に存在します。Wi-Fiを設定するよりも、2点間をケーブルで接続する方がはるかに良い場合があり、場合によってはそれが最善の解決策となることもあります。

あらゆる状況で Wi-Fi を活用できるわけではありません。干渉が信頼性に影響し、帯域幅の制限が、高帯域幅の転送に対応できる安定した接続を必要とする人々にとって悩みの種になる可能性があります。

そのとき、有線ネットワークに目を向けます。

Wi-Fi ガイドと同様に、この記事ではネットワークの設定方法や問題の解決方法については説明しません。ただし、自宅に独自の物理ネットワークを配線する前に知っておくべきハードウェア要素の一部について説明します。

有線ネットワークを使用する理由は何ですか?

Wi-Fi ではなく有線ネットワークを使用する主な理由はいくつかありますが、一般的には信頼性、速度、セキュリティが中心となります。

まず、有線ネットワーク接続とは、その名の通り、コンピューター機器間でデータパケットを伝送する電気信号です。双方向の電気信号伝送には、複数の芯線を含むケーブルが使用されます。

このシンプルなシステムは長い間改良が続けられ、主要な改良のたびに速度が向上し、現在ネットワーク接続付きで販売されているほとんどのデバイスは、最大 1 ギガビット/秒で接続できるようになっています。

Wi-Fi接続の中には、最大スループットが数ギガビットに達するなど、より高速な速度を誇るものもありますが、これは通常、理想的な条件下で、多数のデバイスが通信して接続が飽和状態になった場合に限られます。イーサネットネットワークでは、わずか2台のデバイスが相互に通信するだけで、この最高速度を実現できます。

もちろん、これはすべて最適な条件下でのことですが、有線ネットワークはWi-Fiよりも理論上の速度に近づく可能性が高くなります。これは、有線ネットワークの方が堅牢性が高いためです。物理的な接続では問題が発生する可能性はほとんどありませんが、Wi-Fiは、見通しを遮る物体、他の電波や通信、さらには競合するWi-Fiネットワークなどからの干渉の影響を受ける可能性があります。

そのため、Wi-Fiはその信頼性と速度から、大量のデータを可能な限り高速に定期的に転送する必要がある状況に最適です。ただし、ユーザーと無線アクセスポイントの間に高さ6フィート（約1.8メートル）の石壁があり、無線信号が通過できない場合など、有線ネットワークしか選択肢がない場合もあります。

セキュリティ面も考慮する必要があります。Wi-Fiユーザーは暗号化されたデータを電波で送信する必要があるため、Wi-Fiネットワークが稼働している建物の外にいる人であっても、近くにいる人なら誰でも傍受できる可能性があります。

有線経由で信号を送信する場合、傍受される可能性は依然としてあり、攻撃者が有線ネットワークに物理的に接続することも可能ですが、一般的に、この方法で家庭内でデータが取得される可能性は低くなります。より大きな危険は、攻撃者がシステムを制御権を取得することです。これはインターネット経由でリモートから実行可能であり、必ずしもWi-Fiや有線ネットワークに直接侵入する必要はありません。

それでも、Wi-Fiネットワークでは有線ネットワークを利用するのが一般的です。なぜなら、無線アクセスポイントはまずルーターにケーブルで接続する必要があるからです。近年、メッシュネットワークの登場により無線アクセスポイント間の物理的な接続の必要性は減少しましたが、企業ネットワークにおけるアクセスポイントの導入では、依然として有線ネットワーク接続が広く利用されています。

家庭ユーザーの場合、有線ネットワークの利用はWi-Fiネットワークにとってメリットとなる可能性があります。有線ネットワークを利用することで、Wi-Fiを使用するデバイスの数が減り、Wi-Fiネットワークへの負荷が軽減され、より安定した動作が可能になります。

速度 - イーサネット、ファスト イーサネット、ギガビット イーサネット、10 ギガビット イーサネット

有線ネットワークには、同軸ケーブルを使用するトークンバスネットワークやトークンリングネットワークなど、様々な名称や技術が用いられています。この記事では、Appleが現在デバイスでサポートしている規格、つまりイーサネット接続について解説します。

1983年にIEEE 802.3として標準化されたイーサネットは、世界で最も主流のネットワーク技術となり、長年にわたり様々な改良が重ねられてきました。初期のバージョンでは、アンテナからテレビへの信号伝送など、多くの業界で信号伝送に使用されている一般的なケーブルである同軸ケーブルが使用されていました。

接続速度が最大 2.94 Mbps だった最初のバージョンの後、電気電子技術者協会 (IEICE) が、今日一般的にイーサネット接続と呼ばれるものになる標準規格を発行するまでに数年かかりました。

イーサネット - 10メガビット/秒、そして現代のネットワークの始まり

1990年、IEEE 802.3iは10BASE-Tと呼ばれる接続方式を標準化しました。これにより、ネットワーク全体で最大10Mビット（1.25メガバイト/秒）の転送速度が可能になりました。このバージョンの主な変更点は、同軸ケーブルを廃止し、代わりに「ツイストペア」ケーブルを採用したことです。

ツイストペアは、中心の芯線を絶縁被覆で覆い、さらに外側に導電性の被覆と絶縁材を被覆する方式ではなく、ケーブルの長さに沿って複数のケーブルを撚り合わせた構造を採用しています。ケーブル1本あたり4対の撚り合わせ構造です。この撚り合わせによってケーブル同士の電磁干渉が防止されますが、その保護効果には限界があります。

このケーブルはカテゴリー5またはCat5と呼ばれ、複数の異なる種類の信号を伝送できますが、一般的にはネットワークでの使用が知られています。「Power over Ethernet」では、データに加えて、ホストデバイスへの電力伝送にも使用できます。

この規格では、スイッチやハブなどの中間ハードウェア、またはリピータを使用してさらに 100 メートル延長する前に、1 本のケーブルで最長 100 メートル (328 フィート) まで実行できます。

ケーブルの末端は通常8P8Cモジュラープラグで終端されていますが、RJ45としてよく知られています。これは技術的には誤った名称です。電話用途で使用される同じプラグと構造は似ていますが、RJ45S規格で定義されているサイドタブがないため、使用できる場所が限られています。

4対のツイストペアで8本のワイヤーを使用するため、プラグへのケーブルの挿入順序には特定の方法があり、電気通信工業会（TIA）によって2つの標準的な色分け順序が定められています。この順序は正式にはT568AとT568Bと呼ばれ、ケーブルを正常に機能させるには、両端で同じ順序になっている必要があります。

ピンの順序も重要です。ペアを交換するとクロストークが発生し、他のペアの信号に望ましくない意図しない影響が生じ、接続エラーが発生する可能性があります。

もちろん、ピン配列について議論するのは、自分で長さの異なるケーブルを作成したり、自宅やオフィスのネットワークをよりすっきりと設置するために壁コンセントを設置したりする場合にのみ重要です。既製のケーブルを購入する場合は、ピン配列を気にする必要はありません。

非常に古いハードウェアを使用しない限り、ほとんどのユーザーが10Mbpsで動作するネットワークに遭遇する可能性は極めて低いでしょう。それでも、遭遇する可能性はあり、現代のネットワークの先駆けとなるため、このガイドに記載しています。

下位互換性のおかげで、新しいハードウェアは、この標準のみを使用して古いアイテムと通信できるため、速度はかなり遅いものの、すべて正常に動作するはずです。

ファストイーサネット - 100メガビット/秒

1995年にIEEE 802.3u規格の一部として100BASE-Tとして導入されたファストイーサネットは、イーサネットの高速版です。その名の通り、最大100Mbpsの帯域幅を備え、標準的なイーサネットよりも高速な接続を実現します。

いくつかのバリエーションがありますが、ファスト イーサネットで一般的に使用されるのは 100BASE-TX です。これは Cat-5 ケーブルを使用しますが、Cat5e、Cat6、Cat7 などのさまざまなバージョンも使用できます。

ケーブル接続の違いにより、各ケーブルが生成できる帯域幅の量など、ネットワークの最大能力が変わります。

Cat5eの場合、「強化」ケーブルはより高いIEEE規格に準拠しており、ノイズとクロストークを低減します。Cat5と同様に、Cat5eは公式には最大100MHzの周波数をサポートしていますが、最大1000Mbps（1Gbps）のより高い周波数も確実に処理できます。

繰り返しになりますが、Cat5またはCat5eケーブルを使用することで、ネットワークセグメントを最大100メートルまで延長できます。Cat5eは、Cat5との類似性を保ちつつも優れた特性を備えているため、市場ではCat5に取って代わり、最も一般的なネットワークケーブルとなっています。特にギガビットネットワークをサポートできることから、ファストイーサネットネットワークに最適です。

光ファイバー接続をファスト イーサネット ネットワークの一部として使用したり、それ以降の世代のネットワーク テクノロジとして使用することも可能ですが、これは家庭ユーザー向けというよりも企業向けです。

イーサネットと同様に、ネットワーク接続速度の向上は業界でも進んでおり、ファストイーサネットまたは最大100Mbpsの接続をサポートするデバイスはごくわずかです。下位互換性も確保されているため、イーサネットケーブルを使用する新しい接続タイプは、ファストイーサネットを使用する古いハードウェアでも動作しますが、速度は100Mbpsと低速です。

ギガビットイーサネット - 1秒あたり1ギガビット

ギガビット イーサネットは、GbE、1 GigE、または単にギガビットとも呼ばれ、1999 年に 1000BASE-T として IEEE 802.3ab の一部として登場しました。ファスト イーサネットが改良の際にイーサネットの帯域幅にゼロを追加したのに倣い、ギガビットも同様に、理論上の最大速度は 1Gbps になります。

消費者がより高速かつ広い帯域幅を求めるにつれて、デバイス製造業者はギガビットを採用するようになり、ギガビットはおそらく今日のデバイスで最も一般的に見られる有線ネットワーク接続になりました。

速度が向上した理由の 1 つは、ケーブルで使用するツイストペアを 2 組から 4 組に変更し、使用可能な帯域幅を最大化したことです。

Cat5およびCat5eケーブルを使用してギガビットネットワークを構築することは可能ですが、必ずしも最適な選択肢ではありません。ギガビットネットワークは高速で動作するため、クロストークなどのケーブル関連の問題が発生しやすくなり、場合によっては期待どおりの速度で動作しないことがあります。

Cat6ケーブルは、より密に撚られ、より厚い被覆とナイロン芯線を使用しているため、クロストークがさらに最小限に抑えられ、耐久性も向上しています。これにより、理想的な接続状態を可能な限り維持できるため、ギガビットネットワークに非常に役立ちます。

伝送周波数レートが 250MHz に増加したことにより、ネットワークがその潜在能力を最大限に発揮できる可能性も高まります。

しかし、物理的に異なるケーブルは、角や曲がりのある狭いスペースにケーブルを配置するなど、独自の問題を引き起こします。

数年前までは、ギガビットレベルのネットワークを実現するためにCat6に移行せず、Cat5eを使い続ける理由としてケーブルコストが大きな要因でしたが、今では全体的にコストは同程度になっています。現在では、家庭での配線にCat6ケーブルを使用しない理由は比較的少なくなっています。

購入するデバイスのほとんどが将来的にはギガビットレベル以上の速度を提供するようになることを考慮すると、将来を見据えた対策を早めに講じる価値があるかもしれません。

10ギガビットイーサネット - 10ギガビット/秒

10GbEなどの略称で呼ばれる10ギガビットイーサネットは、小数点の位置を変更することで速度の進化をさらに進めたものです。ご想像のとおり、この接続は理論上の最大接続速度10Gbpsを実現し、ギガビットの10倍、元のイーサネットの1000倍の速度です。

他のデバイスと同様に、10 ギガビット イーサネットをサポートするデバイスも以前のバージョンとの下位互換性がありますが、通常は 2.5Gbps や 5Gbps など、他のギガビット レベルの速度のサポートも含まれます。

人々の帯域幅への需要を考えると、デバイスメーカーによる10GbEの採用は比較的早かったと予想されますが、IEEE 802.aeの一部として2002年に初めて登場したため、ギガビットイーサネットと比較すると、普及にはかなり時間がかかりました。実際、企業用途以外では、10GbE接続を実際にサポートするデバイスは市場に比較的少ないのが現状です。

ただし、自宅で使用できないというわけではありません。ネットワーク カードとアダプタを入手して、既存の機器をアップグレードし、この標準を使用することは完全に可能です。ただし、そのためには割高な価格を支払うことが予想されます。

例えば、ギガビットイーサネットが成熟し、ベンダーがコンシューマーグレードの安価なハードウェアを開発しているため、Amazonでは8ポートのギガビットスイッチを20ドル以下で簡単に購入できる場合もあります。一方、10ギガビットスイッチを検索すると、商用利用を目的としたハイエンドの製品が見つかります。価格は数百ドルから始まり、すぐに値上がりします。

10GbEのケーブル配線は、ありがたいことに、以前の世代向けのケーブルをそのまま使用できるという確立されたパターンに従っています。Cat 6ネットワークケーブルを購入済みであれば、10GbEへの移行は万全ですが、セグメント間の最大距離は55メートル（180フィート）に制限されます。

この問題を解決するには、より厳格な規格に準拠し、500MHzで動作するCat6aケーブルを購入することです。これにより、距離制限が再び100メートルに引き上げられます。

もちろん、さらにもう 1 段階進むこともできます。

最大600MHzの周波数に対応する「カテゴリー7」と呼ばれるケーブルは、より厳しい仕様を採用し、ケーブル全体にシールドを追加することでクロストークをさらに防ぎます。これにより、最大100メートルの距離で10GbEを容易にサポートできるだけでなく、より高速な接続にも対応できます。

10GbE のサポートは消費者向けデバイスではすぐには利用できませんが、時間の経過とともにハードウェアのコストが下がり、互換性が一般的になることはほぼ確実です。

ケーブル接続: ハブ、スイッチ、ルーター

ケーブルを扱い、ネットワークに接続するデバイスが必要な速度基準を満たしていることを確認する一方で、考慮すべきもう1つの要素があります。それは、インフラストラクチャデバイスです。スイッチ、ルーター、ハブなどのハードウェアは、デバイス同士を接続するだけでなく、小規模なネットワークを拡張するためにも必要です。

ただし、これら 3 つのデバイスは相互に通信できますが、その方法は若干異なります。

ハブは最も基本的なネットワークアプライアンスです。ハブに接続されたすべてのデバイスは、ネットワークを介して互いを認識し、通信することができます。しかし、データパケットの処理方法を考慮すると、デバイス同士を接続する方法としてはスマートとは言えません。

コンピュータAがハブ経由でコンピュータB宛てのデータパケットを送信すると、そのパケットはコンピュータBだけでなく、同じスイッチに接続されている他のすべてのコンピュータにも送信されます。インテリジェントなルーティングは行われず、単にすべてのコンピュータに無作為に送信されるため、トラフィック量の多いネットワークでは問題が発生する可能性があります。

10 年前、ハブはネットワークを稼働させるための非常に安価なオプションとして魅力的でしたが、スイッチの購入価格が下がるにつれて、ハブは廃れていきました。

スイッチは、実質的に同じタスクをより優れた方法で実行するインテリジェントハブと見なすことができます。スイッチは、接続されているコンピューターを学習し、ネットワーク全体にブロードキャストすることなく、データパケットを目的の受信者に送信します。

これにより、不要なデータ パケットを大量にブロードキャストしないだけでネットワーク上のトラフィック量が削減されるため、スイッチのパフォーマンスが大幅に向上します。

ルーターは、実質的にはスイッチですが、より高度な機能を備えています。コンピュータ間のトラフィックフローを処理できるだけでなく、ネットワークアドレス変換（NAT）を介してインターネットやその他のソースからネットワークに送受信されるデータも処理できます。

例えば、ネットワーク上のコンピュータがオンラインサーバーにデータパケットを送信するとします。ルーターは、パケットの送信元のIPアドレスを、送信元のローカルIPアドレスからインターネットサービスプロバイダーによってルーターに割り当てられたIPアドレスに更新してから、インターネットへ送信します。

ルータは応答としてデータ パケットを受け取ると、目的のローカル受信側コンピュータの IP をパケットに適用し、ローカル ネットワーク経由で宛先に送信できます。

家庭ユーザーにとって、インターネットプロバイダが提供するルーターは馴染み深い存在でしょう。ルーターはインターネットへのアクセスだけでなく、ネットワークの構成要素も管理します。例えば、ファイアウォールとして機能するだけでなく、ネットワーク上のコンピュータにIPアドレスを割り当てる動的ホスト構成プロトコル（DHCP）も処理します。

クロスオーバーケーブル

技術的には、2台のコンピュータをネットワーク接続するためにスイッチ、ハブ、ルーターを使用する必要はありません。ネットワークケーブルを直接2台間に接続することで接続できます。ただし、通常のネットワークケーブル（パッチケーブル）だけでは接続できません。

クロスオーバーケーブルとは、意図的に不完全な形で作られたネットワークケーブルで、ケーブルの両端の配線順序が異なります。具体的には、片方の端はT568A、もう片方の端はT568Bに設定されており、その過程で一部のピンが入れ替わっています。

このような設定ではネットワークが2台のデバイスに制限されるため、ケーブルを交換しない限り、ネットワークを簡単に拡張することはできません。そのような場合は、クロスオーバーケーブルを作成する手間をかけるよりも、パッチケーブル2本と安価なスイッチを購入する方が賢明です。少なくとも、拡張の選択肢は確保できます。

Appleのエコシステムにおける有線ネットワーク

AppleのデスクトップMacシリーズは、いずれも何らかのイーサネット接続を全面的に提供しています。機種によって多少の違いはありますが、一般的にはギガビットまたは10ギガビットイーサネットをサポートしています。

21.5インチiMacは、このグループの中で唯一ギガビットイーサネットポートを搭載しており、内蔵オプションのアップグレードはできません。Mac miniと27インチiMacはどちらもデフォルトでギガビットイーサネットポートを搭載していますが、100ドル追加で10ギガビットに設定できます。

iMac Proには10ギガビット接続が1つ内蔵されています。Mac Proには10ギガビットポートが2つ搭載されていますが、豊富なPCIe拡張スロットにより、必要に応じて接続を追加することも可能です。

MacBook ProのどのモデルにもEthernetポートは搭載されていませんが、Ethernet接続に対応したハブやドックを接続すれば使用できます。USB-Cポートを搭載したiPad Proも、同様のアダプタを使用することで有線ネットワークに接続できます。

サポートは USB-C だけに限定されず、Lightning ポートを備えた iPhone や iPad をワイヤレスではなくイーサネットに接続するためのアダプタが市販されています。

実際、Appleはかつて独自のネットワークハードウェアを販売していました。AirPortルーターシリーズは長年の販売を経て2018年に販売終了となり、ユーザーはネットワークニーズを満たすために他社製品を探す必要に迫られました。

Appleは明らかに、ハードウェアをワイヤレスネットワーク向けに設計しています。エコシステムのほとんどの製品で有線ネットワークを利用できるようにすることで、接続オプションを大幅に増やしています。

考慮すべき事項

大規模なネットワークの設置を計画している場合は、時間をかけて綿密に計画を立てましょう。壁に穴を開けたり、ケーブルを配線したりする際には、どのようなネットワークが必要で、将来的にどのようなものが必要になるかを検討する必要があります。

例えば、自宅にギガビットイーサネットネットワークを構築するために、大量のCat 5eケーブルを購入するのは良いことですが、それではアップグレードのための余裕がありません。より上位のカテゴリーのケーブルを購入すれば、将来的に価格が下がった際に、スイッチをギガビットモデルから10ギガビットイーサネット対応モデルに簡単に交換できる可能性があります。

また、ネットワーク上のすべてのデバイスが、必要な接続速度をサポートできるわけではないことにも留意してください。古いハードウェアの中には、ファストイーサネットしかサポートしておらず、ギガビットイーサネットには対応していないものもありますが、何らかの方法でギガビットイーサネットをサポートできるようにするアップグレードオプションが用意されている可能性があります。

最後に、ネットワークの最大速度を実際に確認することはできないことを覚えておいてください。ネットワーク上の他のハードウェア、スイッチやルーターの制限、ケーブルの長さや品質など、さまざまな要因によって、速度は理論上の限界から簡単に低下する可能性があります。

近づくことはできますが、帯域幅の最先端には到達できません。速度に関しては、望むところまで到達したら、次に接続性が大きく向上するまで、そこで満足するしかありません。