ネットワークのフレーム伝送についてです

質問

下図のネットワークで下記の１～４の順にフレーム伝送が行われた場合にスイッチングハブ内のMACアドレステーブルがどのように変化していくか（下記の１～４の各伝送が完了した時点におけるMACアドレステーブルがアドレステーブル）を教えてください。
ただし、テーブルの各行は10秒間使われない場合消去されるものとします。

1.AからCへフレームを伝送
2.（１～５秒後）DからBへフレームを伝送
3.（２～３秒後）CからAへフレームを伝送
4.（３～８秒後）CからDへフレームを伝送

また、上記のようにMACアドレステーブルの各行が一定期間使われない場合される消去がどうして必要なのかも教えて下さい。

回答No.2

USS-Enterprise

ホストがA～D・ポート番号をX～Z・MACアドレスを数字で表しており、非常に紛らわしい設問です。もしかすると意図的なのかも。無駄に時間を食いますｗ

フレーム送受のイベント
１．W:11→Y:33
２．Z:44→X:22
３．Y:33→W:11
４．Y:33→Z:44
----------------------------------------------
1.完了時点　　　　　　残り時間
W:11--------------------10
X:--
Y:33--------------------10
Z:--

2.完了時点（ポートZとXで学習、1から5秒後）
W:11---------------------5
X:22--------------------10
Y:33---------------------5
Z:44--------------------10

3.完了時点（YとWで更新、2から3秒後）
W:11--------------------10（残り2秒で更新）
X:22---------------------7
Y:33--------------------10（残り2秒で更新）
Z:44---------------------7

4.完了時点（YとZで更新・学習、3から8秒後）
W:11---------------------2
X:-----------------------”7-8なのでクリア”
Y:33--------------------10（残り2秒で更新）
Z:44--------------------10（一旦クリアされるが再度学習）

アドレステーブルの消去は、テーブル領域に保存できる上限があるからです。メモリ上なので必然的に上限は生じます。カスケード接続などが行われていると、結構な数の端末がぶら下がることになります。
一時的な接続や機器が変わることもあり基本的に電源を切らない機器ですから、延々と保持していく訳にもいかないですよね？

テーブルの消去理由についてはともかく、私にはもっと設問として適切な設定があったのではないかと思えます。

でもこれ、課題なのですよね？

回答No.1

nabe3desu

ホストA～Dには、何らかのソフトウエアがインストールされていると思われますので、たとえ操作をしていなくても何らかのパケットを送信（WindowsUpdateやアンチウイルスソフトの更新確認等）している可能性がありますが、題意のフレーム転送以外の動作は無いものと仮定し、スイッチングHUB上のMACアドレステーブル上には何も無いと仮定します。また、ホストA～Dがスイッチングハブ上のポート1～4に接続され、各ホストは他のホストのMACアドレスを知っているものと仮定します。

1.AからCへフレーム転送
(1)ホストAからのパケットを受け取った時点で、スイッチングハブはポート1にホストAのMACアドレス（11:11:11:11:11:11）を学習します（エントリー）。
(2)スイッチングハブにはホストCのMACアドレスがエントリーされていないため、このパケットを受け取ったスイッチングハブは、全ポートこのパケットを転送します。
(3)ホストCに届いたこのパケットは自分宛てのパケットであると認識し、ホストA宛てに応答を返します。
(4)スイッチングハブは、ホストDからの応答パケットを受信したタイミングでにポート4にホストDのMACアドレス（33:33:33:33:33:33）を学習します。
(5)この後、ホストAからホストDへパケットの転送が実施されます。この(1)～(5)までの所要時間は、便宜的に0秒とします。

この時点でのスイッチングハブ上のMACアドレステーブル
11:11:11:11:11:11　ポート1　10秒（残り時間）
33:33:33:33:33:33　ポート3　10秒（残り時間）

2.DからBへフレームを伝送（8秒後）
1.と同様の動作でポート2にホストBのMACアドレス、ポート4にホストDのMACアドレスが乗ります（学習する）。

この時点でのスイッチングハブ上のMACアドレステーブル
11:11:11:11:11:11　ポート1　2秒（残り時間）
22:22:22:22:22:22　ポート2　10秒（残り時間）
33:33:33:33:33:33　ポート3　2秒（残り時間）
44:44:44:44:44:44　ポート4　10秒（残り時間）

3.CからAへフレームを伝送（3秒後）
この時点では、ホストCとホストAのMACアドレスはテーブル上から消えているので、1.ど同様の手順でMACアドレスを学習します。

この時点でのスイッチングハブ上のMACアドレステーブル
11:11:11:11:11:11　ポート1　10秒（残り時間）
22:22:22:22:22:22　ポート2　7秒（残り時間）
33:33:33:33:33:33　ポート3　10秒（残り時間）
44:44:44:44:44:44　ポート4　7秒（残り時間）

4.CからDへフレームを伝送（8秒後）
この時、ホストCのMACアドレスはテーブルに残っていますが、ホストDのMACアドレスが消えていますので、1.と同様の手順でMACアドレスを学習します。

スイッチングハブがMACアドレスを学習するかは、単純にアドレステーブルに載っているか否かの違いです。学習する場合、受信したパケットを他の全ポートに転送しますが、テーブルに載っていれば、該当ポートにのみパケットを転送します。学習する場合は、ポートからパケットを受信したタイミングで実施されます。MACアドレステーブルは、スイッチングハブ上のメモリ上に展開されますので、おのずと限界があるため、エージングタイム（ご質問では10秒）が経過すれば、テーブル上から削除されますが、このようなMACアドレスを学習するメカニズムが備わっているため、通信に影響は出ません。TCP/IP通信の世界では、ARPプロトコルとして端末側に実装されています。

参考URL：

http://www.infraexpert.com/study/tcpip2.html