あなたは今、この記事をどうやって読んでいますか？実は、あなたのデバイスと私のサーバーは「ユニキャスト」という方法で会話しているんです。でも、ネットワークの世界には他にも「マルチキャスト」や「ブロードキャスト」という通信方法があって、それぞれ全く違う役割を持っています。CCNA試験でも頻出のこのテーマ、実はネットワークエンジニアとして働く上で絶対に理解しておかないといけない超重要な基礎知識なんです。この3つの違いを理解していないと、動画配信サービスがなぜスムーズに動くのか、DHCPがどうやってIPアドレスを配るのか、全く理解できないまま現場に立つことになってしまいます。今日は、この3つの通信方式を小学生でもわかるように解説していきますので、最後までお付き合いください。
ユニキャスト・マルチキャスト・ブロードキャストとは？
ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャストについて
ネットワーク通信には、データを送る相手の数によって3つの方式があります。まず基本から押さえていきましょう。
ユニキャストは、単一のアドレスを指定して1対1で行われるデータ通信です。あなたが今見ているこのWebページも、メールの送受信も、全てユニキャスト通信で成り立っています。最も標準的で、日常的に使われている通信方式といえるでしょう。
マルチキャストは、特定のアドレスを指定して1対複数で行われるデータ通信です。ビデオ会議システムや動画配信サービスなど、同じデータを複数の相手に効率よく届けたい時に使われます。マルチキャスト専用のIPアドレス範囲（224.0.0.0～239.255.255.255）が用意されているんです。
ブロードキャストは、同じデータリンク内の全宛先を指定し、1対不特定多数で行われるデータ通信です。ネットワーク上の全員に一斉にメッセージを届けたい時に使います。DHCPでIPアドレスを取得する時や、ARPでMACアドレスを探す時などに活躍しています。
郵便配達で考える通信方式の違い
では、この3つの違いを郵便配達に例えて考えてみましょう。小学生でもイメージできるように、わかりやすく説明していきますね。
ユニキャストは「普通の手紙」
ユニキャストは、あなたが友達一人だけに手紙を送るイメージです。宛先の住所をしっかり書いて、その人だけに届けます。郵便配達員さんは、その手紙を指定された一軒の家にだけ配達します。これが最も一般的な郵便の使い方ですよね。
でも、もし100人の友達全員に同じ内容の手紙を送りたかったらどうでしょう？100通の手紙を書いて、100回郵便局に行く必要があります。すごく大変ですし、郵便局も100回配達しないといけないので効率が悪いですよね。
マルチキャストは「グループLINE」
マルチキャストは、特定のグループメンバーだけに一斉送信するイメージです。例えば、サッカー部のメンバー10人だけに「明日の練習は中止です」というメッセージを送りたい時、グループLINEなら一回送信するだけで全員に届きますよね。
郵便に例えると、「サッカー部宛」という特別な宛先に手紙を出せば、郵便配達員さんがサッカー部のメンバー全員の家に自動的に配ってくれる、そんなイメージです。送る側は1通だけ出せばいいので、とても効率的なんです。
ブロードキャストは「町内放送」
ブロードキャストは、町内放送のスピーカーで全住民に一斉に情報を流すイメージです。「今日は防災訓練があります」という放送は、聞きたい人も聞きたくない人も、町内にいる全員に届いてしまいます。
郵便に例えると、「この町に住んでいる全員」という宛先で手紙を出すような感じです。必要な人にも不要な人にも届いてしまうので、使いどころを選ぶ必要があります。でも、「誰かこの情報知ってませんか？」と全員に聞きたい時には、とても便利な方法なんです。
じゃあイメージできたところでゴリゴリの専門用語で解説
では、ここからはネットワークエンジニアとして知っておくべき技術的な詳細を解説していきます。
ユニキャスト伝送のメカニズムと課題
ユニキャスト通信では、送信元と受信先が1対1の関係でパケットをやり取りします。IPヘッダーには送信元IPアドレスと宛先IPアドレスが記載され、ルーティングテーブルに基づいて最適なパスを通ってパケットが転送されていきます。
しかし、ストリーミング配信などで大容量データを複数のクライアントに送信する場合、深刻な問題が発生します。例えば、3Mbpsの動画データを1000台のクライアントに配信する場合、サーバー側では3Gbpsの帯域幅を消費することになります。各クライアントごとに個別のストリームを生成・送信する必要があるため、サーバーの負荷も極めて高くなってしまうのです。これが、大規模な動画配信サービスでユニキャストだけでは対応できない理由です。
マルチキャスト伝送の効率性
マルチキャストは、この問題を解決するために設計された通信方式です。クラスDのIPアドレス範囲（224.0.0.0～239.255.255.255）を使用し、特定のマルチキャストグループに対してデータを送信します。
重要なのは、送信元は1つのパケットを送出するだけで済むという点です。ネットワーク上のマルチキャスト対応ルーターが、必要に応じてパケットを複製し、各受信者に転送します。先ほどの例で言えば、サーバーは3Mbpsのストリームを1本だけ送出すれば、1000台のクライアントに配信できるのです。
マルチキャストでは、IGMPプロトコルを使用してグループ管理を行います。クライアントは特定のマルチキャストグループに参加したい時、IGMPメッセージをルーターに送信します。また、スイッチ上ではIGMPスヌーピング機能により、マルチキャストトラフィックを必要なポートにのみ転送することで、不要なトラフィックのフラッディングを防ぎます。
Ciscoの音声システムでは、保留音の配信にもマルチキャストが活用されています。複数の通話で同じ保留音を共有することで、システムリソースを効率的に使用できるのです。
ブロードキャスト伝送の特性と制限
ブロードキャスト通信では、ホスト部がすべて1のIPアドレスを宛先として使用します。例えば、192.168.1.0/24ネットワークでは、192.168.1.255がブロードキャストアドレスとなります。また、DHCPでIPアドレスを取得する際には、リミテッドブロードキャストアドレス（255.255.255.255）が使用されます。
ブロードキャストの重要な特徴は、レイヤー3デバイス（ルーター）を越えられないという点です。同一のブロードキャストドメイン内でのみ伝播するため、ネットワークをセグメント分けする際の境界として機能します。
ブロードキャストは送信側の負荷は低いものの、ネットワーク全体としては全てのノードがパケットを受信し、処理する必要があるため、大量のブロードキャストが発生するとブロードキャストストームという深刻な問題を引き起こす可能性があります。そのため、ARPやDHCPといった必要不可欠なプロトコルでのみ使用されるべきです。
マルチキャスト伝送の一番重要なポイントとは？
マルチキャストを理解する上で最も重要なポイントは、「効率性」と「選択性」の両立です。
ユニキャストは選択性はあるものの効率が悪く、ブロードキャストは効率的ですが選択性がありません。マルチキャストは、この両方のいいとこ取りをした通信方式なのです。
具体的には、送信側は1つのパケットしか送らないため、サーバーの負荷と帯域消費を最小限に抑えられます。同時に、マルチキャストグループに参加したクライアントだけがデータを受信・処理するため、不要なクライアントに負荷をかけることもありません。
これが、オンライン会議システムやIPTVなどのリアルタイム配信サービスで、マルチキャストが欠かせない技術となっている理由です。特に企業ネットワークでは、ビデオ会議の品質を保ちながら帯域を有効活用するために、マルチキャストの適切な設定が不可欠となっています。
また、IPv6ではブロードキャストが廃止され、その機能はマルチキャストに統合されています。これは、マルチキャストの方がより洗練された、効率的な通信方式であることを示しているといえるでしょう。
注意点とごっちゃになって勘違いしやすい点
ここでは、初心者が特につまずきやすいポイントを整理していきます。
マルチキャストはブロードキャストではない
最もよくある勘違いが、「マルチキャストはブロードキャストの一種」というものです。確かに両方とも複数の相手にデータを送るという点では似ていますが、本質的に異なります。
ブロードキャストは同一ネットワーク上の全員に送信しますが、マルチキャストは特定のグループメンバーだけに送信します。また、ブロードキャストはルーターを越えられませんが、マルチキャストはマルチキャストルーティングにより、異なるネットワーク間でも配信可能です。
スイッチでのトラフィック処理の違い
「マルチキャストは選択的に送信されるから、スイッチも必要なポートにだけ転送する」と考えがちですが、これは半分正解で半分不正解です。
通常のレイヤー2スイッチは、マルチキャストトラフィックをブロードキャストと同様に全ポートにフラッディングします。つまり、物理的にはマルチキャストグループに参加していないクライアントにもパケットは届いてしまうのです。
ただし、マルチキャストグループに参加していないクライアントは、ネットワークインターフェースカードの段階でパケットを破棄するため、CPUでの処理は発生しません。
本当に効率的なマルチキャスト配信を実現するには、IGMPスヌーピング機能を持つスイッチが必要です。この機能により、スイッチはホストとルーター間のIGMPメッセージを監視し、どのポートにマルチキャスト受信者がいるかを学習します。そして、必要なポートにのみマルチキャストトラフィックを転送できるようになるのです。
IPv6でのブロードキャスト廃止の意味
「IPv6ではブロードキャストが使えない」という知識だけで止まってしまう人が多いのですが、なぜ廃止されたのかを理解することが重要です。
ブロードキャストの問題点は、必要ない人にもパケットが届いてしまい、全員がCPUリソースを使って処理しなければならないことでした。IPv6では、この問題を解決するため、ブロードキャストの代わりに様々な用途に応じたマルチキャストアドレスが定義されています。
例えば、全ノード向けのマルチキャストアドレス（FF02::1）や、全ルーター向けのマルチキャストアドレス（FF02::2）などがあり、必要な相手だけが処理するより洗練されたシステムになっているのです。
理解度テスト！CCNA対策
問題1: マルチキャスト通信に関する記述として正しいものを2つ選択してください。
マルチキャストは、特定のグループに対して効率的にデータを配信する通信方式です。クラスDの専用IPアドレス範囲を使用し、1つのパケットを送信するだけで複数の受信者に届けられるため、動画配信などの大容量データ伝送に最適です。全デバイスへの送信はブロードキャスト、送信側の負荷が高いのはユニキャストの特徴です。また、マルチキャストはマルチキャストルーティングによりルーターを越えて転送可能です。
問題2: ブロードキャスト通信の説明として正しいものはどれですか？
ブロードキャスト通信は、同一のブロードキャストドメイン（ネットワーク）内の全てのデバイスに対してデータを送信する通信方式です。レイヤー3デバイスであるルーターを越えることができないという重要な特徴があります。DHCPやARPなどの基本的なネットワークプロトコルで使用されます。なお、IPv6ではブロードキャストは廃止され、マルチキャストに統合されています。
問題3: 3Mbpsの動画を1000台のクライアントに配信する場合について、正しい記述を2つ選択してください。
ユニキャスト通信では、各クライアントに対して個別にデータを送信する必要があるため、3Mbps×1000台=約3Gbpsの帯域をサーバー側で消費します。一方、マルチキャスト通信では、サーバーは1つのストリーム（3Mbps）を送信するだけで、ネットワーク上のルーターが必要に応じてパケットを複製して各クライアントに配信します。これが大規模な動画配信でマルチキャストが必須となる理由です。ブロードキャストは同一ネットワーク内の全デバイスに送信してしまうため、動画配信には不適切です。
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まとめ
ネットワーク通信の3つの方式、理解できましたか？最後にもう一度整理しておきましょう。
ユニキャストは、私たちが日常的に使っている1対1の通信方式です。Webサイトの閲覧やメールの送受信など、最も基本的で重要な通信形態ですが、大規模な配信には向いていません。
マルチキャストは、特定のグループに効率的にデータを配信する通信方式です。ビデオ会議や動画配信など、同じデータを複数の相手に送る必要がある場面で真価を発揮します。クラスDのIPアドレスを使用し、送信側は1つのパケットを送るだけで、ネットワークが自動的に複製して配信してくれます。
ブロードキャストは、同一ネットワーク内の全デバイスに一斉送信する通信方式です。DHCPやARPなど、ネットワークの基本機能を支える重要な役割を担っていますが、ルーターを越えられないという制限があります。
これらの違いを理解することは、CCNA試験対策としてだけでなく、実際のネットワーク設計や運用においても非常に重要です。特に、大規模な企業ネットワークや動画配信サービスを扱う場合、マルチキャストの適切な活用が品質とコストの両面で大きな差を生み出します。
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