この記事の要点

LAN (Local Area Network) は家庭・オフィスなど比較的狭い範囲を相互接続するネットワーク 物理層は Ethernet (IEEE 802.3) 有線 / Wi-Fi (IEEE 802.11) 無線が主流 L2 機器は Switch / Hub、L3 機器は Router、装置間は MAC アドレス + ARP で動作 同一 LAN = L2 ブロードキャストドメイン。VLAN で論理的に分割 速度は 1G / 2.5G / 10G Ethernet や Wi-Fi 6 / 6E / 7、PoE で機器給電

LAN とは

LAN (Local Area Network) は、家庭・オフィス・キャンパスなど比較的狭い範囲に存在するコンピュータや機器を相互接続するネットワークです。広域網 (WAN) との対比で使われ、距離が近いため低遅延・高速・自前管理という特徴があります。

項目	LAN	WAN
範囲	1 拠点 〜 1 ビル / 1 キャンパス	都市間・国家間・地球規模
速度	1Gbps 〜 100Gbps	数 Mbps 〜 数十 Gbps
遅延	サブミリ秒	数十ミリ秒以上
所有・管理	個人 / 組織自前	通信事業者 (ISP)
主な技術	Ethernet / Wi-Fi	MPLS / Internet VPN / 専用線

LAN の物理層: Ethernet と Wi-Fi

規格	速度	用途
10BASE-T	10 Mbps	レガシー機器
100BASE-TX (Fast Ethernet)	100 Mbps	古い PC / 一部 IoT
1000BASE-T (Gigabit Ethernet)	1 Gbps	★ 家庭・オフィスの標準
2.5GBASE-T / 5GBASE-T	2.5 / 5 Gbps	新世代 Wi-Fi AP のバックホール
10GBASE-T / 10GBASE-SR	10 Gbps	サーバ間・データセンタ
Wi-Fi 5 (802.11ac)	最大 6.9 Gbps	2015 年〜
Wi-Fi 6 / 6E (802.11ax)	最大 9.6 Gbps	★ 現行主力
Wi-Fi 7 (802.11be)	最大 46 Gbps	2024〜 新世代

LAN を構成する装置

装置	OSI 層	役割
Hub (リピータ Hub)	L1	受信信号を全ポートに再送出（旧式、衝突発生）
Switch (L2 スイッチ)	L2	MAC アドレステーブルを学習し、必要ポートのみに転送
Router	L3	IP アドレスを見て LAN セグメント間 / WAN へ転送
Access Point (AP)	L1/L2	Wi-Fi 電波と有線 Ethernet を相互変換
L3 Switch	L2/L3	Switch + ルーティング機能。VLAN 間ルーティングで利用
Firewall	L3-L7	セグメント境界で通信を制御

MAC アドレスと ARP

LAN 内の通信は MAC アドレス（48bit、製造時に焼かれた一意ID）で行われます。L3 の IP アドレスから MAC を解決するのが ARP (Address Resolution Protocol)。

# Linux / Mac: 自分の MAC アドレス
ip link show          # eth0 の link/ether
ifconfig en0          # macOS

# ARP テーブル確認
ip neigh              # Linux
arp -a                # Mac / Windows

# 192.168.1.1     ether    e4:9a:dc:11:22:33   C    eth0

# ARP リクエストの中身
# 192.168.1.1 を持っているのは誰？ (ブロードキャスト)
# → e4:9a:dc:11:22:33 が応答

L2 ブロードキャストドメインと VLAN

同じ Switch にぶら下がる全機器は同一ブロードキャストドメインになり、ARP や DHCP がそこに届きます。範囲を論理的に分けるのが VLAN (IEEE 802.1Q)。

# VLAN 設定例 (Cisco IOS)
Switch(config)# vlan 10
Switch(config-vlan)# name SALES
Switch(config-vlan)# vlan 20
Switch(config-vlan)# name DEV

Switch(config)# interface fa0/1
Switch(config-if)# switchport mode access
Switch(config-if)# switchport access vlan 10    # 営業 PC

Switch(config)# interface fa0/2
Switch(config-if)# switchport access vlan 20    # 開発 PC

# トランクポート (複数 VLAN を 1 本のケーブルで流す)
Switch(config)# interface gi0/1
Switch(config-if)# switchport mode trunk
Switch(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10,20

IP セグメントと DHCP

LAN 内では各機器が同一サブネット（例: 192.168.1.0/24）に属し、ルータ越しに外と通信します。IP アドレス配布は通常 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) で自動化。

# 典型的な家庭 LAN
ネットワーク: 192.168.1.0/24
デフォルトGW: 192.168.1.1  (ホームルータ)
DHCP 払い出し: 192.168.1.100 - 192.168.1.200
DNS: 192.168.1.1 (or 8.8.8.8 / 1.1.1.1)

# 自 PC が割り当てを受ける流れ
DHCPDISCOVER → ブロードキャスト
DHCPOFFER    ← ルータが提案
DHCPREQUEST  → 受け入れ
DHCPACK      ← 確定

IPv6 とリンクローカル

IPv6 では各 LAN インターフェースがリンクローカルアドレス fe80::/10 を自動付与し、グローバルアドレスは RA (Router Advertisement) で配布。DHCPv6 利用も可能。

トポロジー

トポロジー	特徴
Star (スター)	中央 Switch / AP に全機器がぶら下がる。現代の標準
Mesh (メッシュ)	複数機器が相互接続。Wi-Fi メッシュルータ等
Ring (リング)	FDDI / Token Ring。レガシー
Bus (バス)	10BASE-2 等。衝突が問題で死語

ループ回避: STP (Spanning Tree Protocol)

Switch を冗長化のため複数経路で繋ぐとブロードキャストストームが起き LAN が落ちます。STP (IEEE 802.1D) が論理的にループ箇所を遮断します。後継として高速版の RSTP (802.1w) や MSTP (802.1s) があります。

PoE (Power over Ethernet)

LAN ケーブル経由で給電する仕組み。IP 電話 / 監視カメラ / 無線 AP / IoT で広く利用。

規格	供給電力	用途
PoE (802.3af)	15.4W	IP 電話・小型 AP
PoE+ (802.3at)	30W	11ac AP・PTZ カメラ
PoE++ (802.3bt Type3)	60W	Wi-Fi 6 AP・薄型クライアント
PoE++ (802.3bt Type4)	90W	LED 照明・小型 PC

LAN vs SAN vs WAN vs MAN

種類	用途	主な技術
LAN	拠点内汎用通信	Ethernet / Wi-Fi
SAN (Storage Area Network)	サーバ - ストレージ間専用	Fibre Channel / iSCSI / NVMe-oF
MAN (Metropolitan)	都市規模	Metro Ethernet
WAN	広域	専用線 / VPN / MPLS
PAN (Personal)	機器間数 m	Bluetooth / NFC

社内 LAN 設計の勘所

• セグメント分割: 部署別 / サーバ用 / ゲスト Wi-Fi 用 VLAN で切る
• 冗長化: コアスイッチを 2 台で HSRP / VRRP
• Wi-Fi 設計: 1 AP = 30 端末目安、5GHz / 6GHz の重複チャネル回避
• セキュリティ: 802.1X 認証 + RADIUS、ゲスト Wi-Fi は社内 LAN と分離
• 監視: SNMP / NetFlow / sFlow でフロー可視化

FAQ

Q: 自宅で Cat5e と Cat6 のケーブルを混在しても大丈夫？
A: 動きます。リンク速度は短い方 / 規格が低い方に揃います。1G 環境なら Cat5e で十分、10G を見据えるなら Cat6A 以上を選びます。

Q: Wi-Fi が遅い
A: チャネル干渉 / 同時接続数 / 5GHz 非対応端末が混ざる、等が典型原因。AP 増設、5GHz / 6GHz 優先、ローミング設計を見直します。

Q: LAN が突然全停止した
A: ループ事故を疑います。誰かが LAN ケーブルの両端を同じ Switch に挿しているとブロードキャストストームで全滅します。STP / ループガードを有効化しておきましょう。