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スピーカー ワイヤー は、他の線形電気部品と同様、その性能を決定する 3 つのパラメーター、抵抗、静電容量、インダクタンスを持っています。完全なワイヤが可能であれば、抵抗、静電容量、インダクタンスは存在しないことになります。すべての導体（超電導体を除く）では長さが減少すると抵抗が減少するため、ワイヤは短くなるほど完璧に近づきます。抵抗はスピーカー ワイヤーの性能に最も影響を与える特性ですが、スピーカー ワイヤーの容量特性と誘導特性はスピーカー自体に比べて無視できます。導体が大きい（ワイヤゲージが小さい）ほど抵抗が小さくなります。スピーカーのワイヤ抵抗がスピーカーのインピーダンスの 5% 未満に保たれている限り、導体は家庭での使用には十分です。スピーカー ワイヤーは、構造の品質、価格、美的目的、利便性に基づいて選択されます。より線は単線に比べて柔軟性があり、可動機器に適しています。壁内、床材の下、またはモールディングの裏側 (住宅など) ではなく露出するワイヤの場合、外観は主観的な利点となる可能性がありますが、電気的特性には無関係です。銅などの酸化性物質の精製を改善すると、ワイヤーの長さ全体にわたってより一貫した導電特性が得られると言われていますが、これは音質への影響という点では問題ではありません。より良い被覆は、より厚くまたはより丈夫で、導体との化学反応性が低く、絡まりにくく、他の電線のグループを引き抜くのが容易であるか、または家庭以外の用途向けに多くのシールド技術を組み込んでいる可能性があります。たとえ品質の悪いワイヤーを使用したとしても、耳に聞こえるほどの音質の劣化は存在しない可能性があります。スピーカーワイヤーで聞こえるとされる違いの多くは、聞き手のバイアスまたはプラセボ効果に起因する可能性があります。聞き手の偏見は、有効な工学的または科学的根拠がない、または現実世界の重要性がないにもかかわらず、自社の製品について主張する人気メーカーの慣行によって少なからず強化されています。オーディオファンに向けた多くのメーカー（およびより安価な小売市場に供給するメーカー）も、ワイヤーのサウンドがオープンでダイナミック、またはスムーズであることについて、詩的ではあるが計り知れないほどの主張をしています。これらの主張を正当化するために、多くの人が表皮効果、ケーブルの特性インピーダンス、共振などの電気的特性を挙げていますが、これらは一般に消費者にはほとんど理解されていません。これらはいずれも、無線周波数では重要ですが、可聴周波数では測定可能な効果はありません。

スピーカー ワイヤーは、スピーカーとオーディオ アンプの間の電気接続を行うために使用されます。最新のスピーカー ワイヤーは、プラスチックで個別に絶縁された 2 本の電気導体で構成されています。 2 本のワイヤは電気的に同一ですが、正しい極性を簡単に識別できるようにマークが付けられています (たとえば、一方のワイヤの絶縁体の隆起、一方のワイヤの色、一方のワイヤの糸など)。一部の歴史的な設計では、スピーカーの電磁石用の電力用に別のペアのワイヤも備えていました。少なくともそのようなスピーカー設計は 1 つ (フランスで) 生産されていますが、基本的に現在製造されているすべてのスピーカーは永久磁石を使用しており、半世紀以上前の界磁型スピーカーに取って代わりました。スピーカー ワイヤーが伝送する信号に及ぼす影響は、オーディオファンやハイファイの世界ではよく議論されているトピックです。これらの点に関する多くの広告の主張の正確性についても、多くの議論が行われてきました。

ネットワーク トポロジは、コンピュータ、プリンタ、その他のデバイスが物理的および論理的に接続される方法を定義します。ネットワーク トポロジは、ワイヤとデバイスのレイアウト、およびデータ伝送で使用されるパスを記述します。ネットワーク トポロジには 2 つのタイプがあります。物理的な論理的な一般的に使用されるトポロジには次のものがあります。バス星ツリー (階層型)リニア指輪メッシュ部分的に接続されている完全に接続されている (完全に冗長とも呼ばれます)上記のネットワーク トポロジは、コンピュータ ネットワークで使用されるトポロジの種類を一般的に表したものにすぎず、基本的なトポロジと考えられます。

ワイヤレス ネットワークは基本的に LAN や WAN と同じですが、ホストとサーバーの間に配線がありません。データは無線トランシーバーのセットを介して転送されます。この種のネットワークは、必要なケーブルを敷設するのにコストがかかりすぎたり、不便な場合に役立ちます。詳細については、「ワイヤレス LAN とワイヤレス ワイド エリア ネットワーク」を参照してください。 LAN のメディア アクセス プロトコルは IEEE から提供されています。最も一般的な IEEE 802.11 WLAN のカバー範囲は、アンテナによって異なりますが、数百メートルから数キロメートルの範囲です。より広いエリアの場合、さまざまなタイプの通信衛星、セルラー無線、またはワイヤレス ローカル ループ (IEEE 802.16) のいずれにも長所と短所があります。必要なモビリティのタイプに応じて、関連する標準が IETF または ITU から提供される場合があります。

メトロポリタン ネットワークは、最大の LAN でも大きすぎるが、WAN の規模には及ばないネットワークです。また、ネットワークと通信の流れを増やすために、特定の地理的エリア (通常は都市) 上で 2 つ以上の LAN ネットワークを統合します。問題の LAN は通常、「バックボーン」回線を介して接続されます。 WAN の詳細については、「フレーム リレー、ATM、および Sonet」を参照してください。

広域ネットワークは、さまざまなリソースが国内または海外の広いエリアに展開されているネットワークです。この例としては、WAN を使用してさまざまな国のオフィスを相互接続する多国籍企業が挙げられます。 WAN の最大かつ最良の例はインターネットです。インターネットは、多数の小規模なネットワークで構成されるネットワークです。インターネットは世界最大のネットワークとみなされています。 PSTN (公衆交換電話網) も、必ずしも公衆インターネットを経由するわけではありませんが、インターネット テクノロジを使用するために集約されている非常に大規模なネットワークです。ワイド エリア ネットワークには、さまざまなテクノロジを使用した通信が含まれます。これらのテクノロジーには、ポイントツーポイント プロトコル (PPP) やハイレベル データ リンク制御 (HDLC) などのポイントツーポイント WAN、フレーム リレー、ATM (非同期転送モード)、および Sonet (同期光ネットワーク) が含まれます。 WAN テクノロジーの違いは、WAN テクノロジーが実行するスイッチング機能と、情報 (データ) ビットの送受信の速度に基づいています。

ローカル エリア ネットワークは、比較的狭いスペースに広がり、少数の人にサービスを提供するネットワークです。ピアツーピアまたはクライアントサーバー方式のネットワーキングを使用することもできます。ピアツーピア ネットワークでは、各クライアントがネットワーク内の他のワークステーションとリソースを共有します。ピアツーピア ネットワークの例は次のとおりです。リソースの使用が最小限に抑えられている小規模オフィス ネットワークとホーム ネットワーク。クライアント/サーバー ネットワークでは、すべてのクライアントがサーバーに接続され、また相互に接続されます。クライアント/サーバー ネットワークでは、さまざまな容量のサーバーが使用されます。これらは次の 2 つのタイプに分類できます。 1. 単一サービスのサーバー2.プリントサーバー、ここで、サーバーはファイル サーバーなどの 1 つのタスクを実行します。一方、他のサーバーは、ファイル サーバーやプリント サーバーの機能を実行できるだけでなく、計算を実行し、それらを使用してクライアント (Web/イントラネット サーバー) に情報を提供します。コンピュータはイーサネット ケーブルを介してリンクされており、直接 (コンピュータ間で) 接続することも、複数の接続を可能にするネットワーク ハブを介して接続することもできます。

ネットワーキングは、IT 業界の大部分を占めるコンピューティングの複雑な部分です。ネットワークがなければ、世界中のほとんどすべてのコミュニケーションが行われなくなります。電話、テレビ、インターネットなどが機能するのはネットワークのおかげです。コンピュータ ネットワークを分類する 1 つの方法は地理的範囲によって分類することですが、実際のネットワークの多くは、ワイド エリア ネットワーク (WAN) およびワイヤレス ネットワーク [WWAN] を介してローカル エリア ネットワーク (LAN) を相互接続します。

ある種の電気通信システムに基づくコンピュータ ネットワークが出現する前は、計算マシンと初期のコンピュータの間の通信は、人間のユーザーがそれらの間で命令を伝達することによって実行されていました。今日のインターネットで見られる社会的行動の多くは、明らかに 19 世紀の電信ネットワークに存在しており、おそらく視覚信号を使用したさらに初期のネットワークにも存在していました。 1940 年 9 月、ジョージ スティビッツはテレタイプ マシンを使用して、ニューハンプシャーのダートマス大学にあるモデル K からニューヨークにある複素数計算機に問題セットの命令を送信し、同じ手段で結果を受け取りました。テレタイプのような出力システムをコンピュータにリンクすることは、1962 年に JCR リックライダーが雇用され、ARPANet の前身である「銀河間ネットワーク」と彼が呼んだ作業グループを開発したとき、高等研究計画庁 (ARPA) の関心となっていました。 1964 年、ダートマスの研究者は、大規模コンピューター システムの分散ユーザー向けにダートマス タイム シェアリング システムを開発しました。同年、MIT では、ゼネラル エレクトリック研究所とベル研究所の支援を受けた研究グループが、コンピュータ (DEC の PDP-8) を使用して電話接続のルーティングと管理を行いました。 1960 年代を通じて、Leonard Kleinrock、Paul Baran、Donald Davies は、コンピュータ システム間のパケット交換ネットワークで使用できるデータグラムまたはパケットを使用するネットワーク システムを独自に概念化し、開発しました。 1965 トーマス メリルとローレンス G. ロバーツが最初のワイド エリア ネットワーク (WAN) を作成しました。真のコンピュータ制御を使用した最初の広く使用された PSTN スイッチは、1965 年に導入された Western Electric 1ESS スイッチでした。 1969 年に、カリフォルニア大学ロサンゼルス校、SRI (スタンフォード)、カリフォルニア大学サンタバーバラ校、およびユタ大学が、50 kbit/s 回線を使用した ARPANet ネットワークの始まりとして接続されました。 TCP/IP スイートの代替アーキテクチャである X.25 を使用した商用サービスは、1972 年に導入されました。コンピュータ ネットワーク、およびネットワーク間での接続と通信に必要なテクノロジは、コンピュータ ハードウェア、ソフトウェア、および周辺機器産業を推進し続けています。この拡大は、研究者から家庭ユーザーまで、ネットワーク ユーザーの数と種類の増加を反映しています。今日、コンピュータ ネットワークは現代のコミュニケーションの中核です。たとえば、公衆交換電話網 (PSTN) の最新の側面はすべてコンピュータ制御されており、電話通信はますますインターネット プロトコル上で実行されますが、必ずしも公衆インターネットを使用する必要はありません。過去 10 年間で通信の範囲は大幅に拡大しましたが、この通信ブームは、進歩するコンピュータ ネットワークなしには実現できなかったでしょう。

ユーザーとネットワーク管理者は、ネットワークについて異なる見解を持っていることがよくあります。多くの場合、ユーザーはプリンターを共有し、一部のサーバーはワークグループを形成します。これは通常、ユーザーが地理的に同じ場所にあり、同じ LAN 上にあることを意味します。関心のあるコミュニティには、ローカル エリアに存在するという意味合いはあまりなく、一連のサーバーを共有し、場合によってはピアツーピア テクノロジを介して通信する、任意に配置されたユーザーのセットとして考える必要があります。ネットワーク管理者は、ネットワークを物理的および論理的な観点から見ます。物理的な観点には、地理的な場所、物理的なケーブル配線、およびネットワーク要素 (物理メディアを相互接続するルータ、ブリッジ、アプリケーション層ゲートウェイなど) が含まれます。TCP/IP アーキテクチャではサブネットと呼ばれる論理ネットワークは、1 つ以上の物理メディアにマップされます。たとえば、建物のキャンパスで一般的に行われているのは、仮想 LAN (VLAN) テクノロジを使用して、各建物内の LAN ケーブルのセットを共通のサブネットのように見せることです。ユーザーと管理者の両方が、ネットワークの信頼性とスコープの特性をさまざまな程度に認識しています。再び TCP/IP アーキテクチャ用語を使用すると、イントラネットは、通常は企業による私的管理下にある重要なコミュニティであり、許可されたユーザー (従業員など) のみがアクセスできます。イントラネットはインターネットに接続する必要はありませんが、通常は接続が制限されています。エクストラネットは、イントラネットの外部のユーザー (ビジネス パートナー、顧客など) との安全な通信を可能にするイントラネットの拡張です。非公式には、インターネットは、インターネット サービス プロバイダー (ISP) によって相互接続されるユーザー、企業、およびコンテンツ プロバイダーの集合です。エンジニアリングの観点から見ると、インターネットは一連のサブネット、およびサブネットの集合体であり、登録された IP アドレス空間を共有し、ボーダー ゲートウェイ プロトコルを使用してそれらの IP アドレスの到達可能性に関する情報を交換します。通常、人が読めるサーバー名は、ドメイン ネーム システム (DNS) のディレクトリ機能を介してユーザーに透過的に IP アドレスに変換されます。インターネット上では、企業間 (B2B)、企業間 (B2C)、および消費者間 (C2C) の通信が行われます。特に、金銭や機密情報が交換される場合、通信は何らかの通信セキュリティ メカニズムによって保護される傾向があります。イントラネットとエクストラネットは、安全な仮想プライベート ネットワーク (VPN) テクノロジを使用して、一般のインターネット ユーザーがアクセスすることなく、安全にインターネットに重ねることができます。ゲームに使用する場合、1 台のコンピュータがサーバーとして機能し、他のコンピュータはそれを介してプレイする必要があります。

コンピュータ ネットワーキングは、コンピュータ システムまたはデバイス間の通信に関係する工学分野です。ネットワーキング、ルーター、ルーティング プロトコル、およびパブリック インターネット上のネットワーキングには、RFC と呼ばれる文書で仕様が定義されています。コンピュータ ネットワーキングは、電気通信、コンピュータ サイエンス、情報技術、コンピュータ エンジニアリングの下位分野とみなされることがあります。コンピュータ ネットワークは、これらの科学および工学分野の理論的および実践的な応用に大きく依存しています。コンピュータ ネットワークとは、データを交換できる機能を備えて相互に接続されたコンピュータまたはデバイスのセットです。さまざまなネットワークの例は次のとおりです。ローカル エリア ネットワーク (LAN)。通常は、狭い地理的エリアに限定された小規模なネットワークです。ワイド エリア ネットワーク (WAN) は、通常、広い地理的エリアをカバーする大規模なネットワークです。無線 LAN と WAN (WLAN および WWAN) は、LAN と WAN に相当する無線です。すべてのネットワークは相互接続されており、ツイストペア銅線ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバー、さまざまな無線技術など、さまざまな種類のメディアとの通信が可能です。デバイスは、数メートル (例: Bluetooth 経由)、またはほぼ無制限の距離 (例: インターネットの相互接続経由) で離すことができます。

USB 通信はパケットの形式をとります。最初に、すべてのパケットはホストからルート ハブ、場合によってはさらに多くのハブを経由してデバイスに送信されます。これらのパケットの一部は、応答としていくつかのパケットを送信するようにデバイスに指示します。上で説明した同期フィールドの後、すべてのパケットは 8 ビット バイトで構成され、最下位ビットが最初に送信されます。最初のバイトはパケット識別子 (PID) バイトです。 PID は実際には 4 ビットです。バイトは 4 ビット PID とその後に続くビット単位の補数で構成されます。この冗長性はエラーの検出に役立ちます。 (PID バイトには最大 4 つの連続する 1 ビットが含まれるため、同期バイトの最後の 1 ビットと組み合わせた場合でもビット スタッフィングが必要ないことにも注意してください。ただし、OUT PID バイトは 3 つの連続する 1 ビットで終わるため、次の USB デバイス アドレスが 3 つの 1 ビットで始まる場合は、ビット スタッフィングが必要になります。)パケットには 3 つの基本的なタイプがあり、それぞれ異なるフォーマットと CRC (巡回冗長検査) を持ちます。ハンドシェイク パケットは PID バイトのみで構成されており、通常はデータ パケットに応答して送信されます。 3 つの基本タイプは、データが正常に受信されたことを示す ACK、現時点ではデータを受信できないため再試行する必要があることを示す NAK、およびデバイスにエラーがあり、何らかの修正アクション (デバイスの初期化など) が実行されるまでデータを正常に転送できないことを示す STALL です。 USB 2.0 では、スプリット トランザクションがまだ完了していないことを示す NYET と、スプリット トランザクションが失敗したことを示す ERR ハンドシェイクの 2 つのハンドシェイク パケットが追加されました。 USB ホストが生成できる唯一のハンドシェイク パケットは ACK です。データを受信する準備ができていない場合は、デバイスにデータを送信するように指示すべきではありません。トークン パケットは、PID バイトとそれに続く 11 ビットのアドレスと 5 ビットの CRC で構成されます。トークンはホストによってのみ送信され、デバイスによって送信されることはありません。-- IN トークンと OUT トークンには 7 ビットのデバイス番号と 4 ビットの機能番号 (多機能デバイスの場合) が含まれており、それぞれデバイスに DATAx パケットを送信するか、次の DATAx パケットを受信するように命令します。 IN トークンはデバイスからの応答を期待します。応答は、NAK 応答または STALL 応答、あるいは DATAx フレームの場合があります。後者の場合、ホストは必要に応じて ACK ハンドシェイクを発行します。 OUT トークンの直後に DATAx フレームが続きます。デバイスは、必要に応じて、ACK、NAK、または STALL で応答します。 SETUP は OUT トークンとよく似た動作をしますが、デバイスの初期セットアップに使用されます。 USB ホストは、ミリ秒 (フルスピードの 12000 ビット時間) ごとに、デバイス アドレスの代わりに 11 ビットの増分フレーム番号を含む特別な SOF (フレーム開始) トークンを送信します。これはアイソクロナス データ フローを同期するために使用されます。高速 USB 2.0 デバイスはフレームごとに 7 つの追加の重複 SOF トークンを受信し、それぞれが 125 µs の「マイクロフレーム」を導入します。 USB 2.0 では、デバイスに OUT/DATA パケット ペアを受信する準備ができているかどうかを尋ねる PING トークンが追加されました。デバイスは、必要に応じて、ACK、NAK、または STALL で応答します。これにより、デバイスが NAK で応答するだけであることがわかっている場合、DATA パケットを送信する必要がなくなります。 USB 2.0 では、7 ビットのハブ番号、12 ビットの制御フラグ、および 5 ビットの CRC を備えた、より大きな SPLIT トークンも追加されました。これは分割トランザクションを実行するために使用されます。低速の USB デバイスにデータを送信する高速 USB バスを拘束するのではなく、最も近い高速対応ハブが SPLIT トークンとそれに続く 1 つまたは 2 つの USB パケットを高速で受信し、全速または低速でデータ転送を実行し、2 番目の SPLIT トークンによって要求されたときに高速で応答します。詳細は複雑です。 USB 仕様を参照してください。データパケットDATA0 と DATA1 という 2 つの基本データ パケットがあります。どちらも、DATAx PID フィールド、0 ～ 1023 バイトのデータ ペイロード (高速では最大 1024、低速では最大 8)、および 16 ビット CRC で構成されます。これらの前には常にアドレス トークンが必要で、通常、その後に受信機から送信機に戻るハンドシェイク トークンが続きます。2 つのパケット タイプは、ストップ アンド ウェイト ARQ に必要な 1 ビットのシーケンス番号を提供します。USB ホストが送信したデータに対する応答 (ACK など) を受信しない場合、データが受信されたかどうかがわかりません。データは転送中に失われた可能性があるか、受信されたもののハンドシェイク応答が失われた可能性があります。この問題を解決するために、デバイスは最後に受け入れた DATAx パケットのタイプを追跡します。同じタイプの別の DATAx パケットを受信した場合、それは確認されますが、重複として無視されます。実際には、反対のタイプの DATAx パケットのみが受信されます。デバイスが SETUP パケットでリセットされると、次に DATA0 パケットを期待します。 USB 2.0 では、DATA2 および MDATA パケット タイプも追加されました。これらは、125 µs の「マイクロフレーム」 (8192 kB/s) あたり 1024 バイトを超える転送を必要とする高帯域幅のアイソクロナス転送を行う高速デバイスによってのみ使用されます。プレ「パケット」低速デバイスは、特別な PID 値 PRE でサポートされます。これは低速パケットの始まりを示し、通常は低速デバイスにフルスピード パケットを送信しないハブによって使用されます。すべての PID バイトには 4 つの 0 ビットが含まれるため、バスは低速 J ステートと同じフルスピード K ステートのままになります。その後、ハブが低速出力を有効にする短い一時停止が続き、すでに J 状態でアイドリングされています。その後、同期シーケンスと PID バイトで始まり、SE0 の短い期間で終わる低速パケットが続きます。ハブ以外のフルスピード デバイスは、最後の SE0 が新しいパケットが続くことを示すまで、PRE パケットとその低速コンテンツを単純に無視できます。

USB 1.0 仕様モデルは 1996 年に導入されました。USB は、Intel、Compaq、Microsoft、Digital、IBM、Northern Telecom で構成される中核企業グループによって作成されました。 Intel は UHCI ホスト コントローラーとオープン ソフトウェア スタックを開発しました。 Microsoft は Windows 用の USB ソフトウェア スタックを作成し、National Semiconductor および Compaq と OHCI ホスト コントローラ仕様を共同作成しました。フィリップスは初期の USB オーディオを開発しました。 TI は最も広く使用されているハブ チップを製造しました。もともと USB は、PC の背面にある多数のコネクタを置き換えること、および通信デバイスのソフトウェア構成を簡素化することを目的としていました。 1998 年 5 月 6 日に発売された初代 Apple の「ボンダイ ブルー」iMac G3 は、「レガシー」ポートを提供せずに USB ポートを提供した最初のコンピュータでした。[1] [2] USB 1.1 は、USB の初期のバージョンで発生した採用上の問題、主にハブに関連する問題の修正を目的として 1998 年 9 月に登場しました。[3] USB 2.0 仕様は 2000 年 4 月にリリースされ、2001 年末に USB-IF によって標準化されました。ヒューレット・パッカード、インテル、ルーセント (ルーセントのスピンオフである Agere Systems と合併して現在は LSI Corporation)、マイクロソフト、NEC、フィリップスが共同で主導し、1.1 仕様の 12 Mbit/s よりも高いデータ転送速度 480 Mbit/s を開発しました。 USB 3.0 仕様は、USB 3.0 Promoter Group によって 2008 年 11 月 17 日にリリースされました。 USB 2.0 バージョンよりも最大 10 倍速い転送速度を備えており、SuperSpeed USB と呼ばれています。 標準の任意のバージョンに準拠する機器は、以前の仕様に合わせて設計されたデバイスでも動作します (下位互換性と呼ばれます)。

USB は、USB 大容量ストレージ デバイス クラス (MSC または UMS と呼ばれる) と呼ばれる一連の標準を使用してストレージ デバイスへの接続を実装します。これは当初、従来の磁気ドライブと光学ドライブを対象としていましたが、さまざまなデバイス、特にフラッシュ ドライブをサポートするように拡張されました。この一般性は、多くのシステムがディレクトリ内でのファイル操作というおなじみの手法で制御できるためです (新しいデバイスを使い慣れたデバイスのように見せるプロセスは、拡張機能とも呼ばれます)。 ほとんどの新しいコンピュータは USB 大容量記憶装置デバイスから起動できますが、USB はコンピュータの内部ストレージのプライマリ バスとなることを意図したものではありません。ATA (IDE)、シリアル ATA (SATA)、SCSI などのバスがその役割を果たします。ただし、USB には、コンピュータのケースを開けずにデバイスの取り付けと取り外しができるという重要な利点が 1 つあり、外付けドライブに便利です。元々は光学式ストレージ デバイス (CD-RW ドライブ、DVD ドライブなど) 用に考案され、現在でも使用されているため、多くのメーカーが内蔵ドライブと同等のパフォーマンスを提供する外付けポータブル USB ハード ドライブ、またはドライブ用の空のエンクロージャを提供しています。通常、これらの外部ドライブには、従来のテクノロジ (IDE、ATA、SATA、ATAPI、さらには SCSI) のドライブを USB ポートに接続する変換デバイスが含まれています。機能的には、ドライブはユーザーには内蔵ドライブと同じように見えます。外部接続を可能にする他の競合規格には、eSATA と FireWire があります。 USB 大容量記憶装置のもう 1 つの用途は、ホスト コンピュータにインストールする必要なく、ソフトウェア アプリケーションをポータブルに実行することです。 Webブラウザ、VoIPなど

USB システムは非対称設計で、ホスト、多数のダウンストリーム USB ポート、階層型スター トポロジで接続された複数の周辺デバイスで構成されます。追加の USB ハブを階層に含めることができ、最大 5 階層レベルのツリー構造に分岐できます。 USB ホストには複数のホスト コントローラーがあり、各ホスト コントローラーは 1 つ以上の USB ポートを提供します。ハブ デバイスを含む最大 127 台のデバイスを 1 つのホスト コントローラーに接続できます。 USB デバイスはハブを介して直列にリンクされます。ルート ハブと呼ばれるハブが常に 1 つ存在し、ホスト コントローラーに組み込まれています。複数のコンピュータが同じ周辺機器にアクセスできるようにする、いわゆる「共有ハブ」も存在し、自動または手動で PC 間のアクセスを切り替えることによって機能します。小規模オフィス環境で人気があります。ネットワークの観点から言えば、分岐は分岐するのではなく、収束します。 物理 USB デバイスは、デバイス機能と呼ばれる複数の論理サブデバイスで構成されている場合があります。単一のデバイスが複数の機能を提供する場合があります。たとえば、内蔵マイク (オーディオ デバイス機能) を備えた Web カメラ (ビデオ デバイス機能) です。 USB デバイスの通信はパイプ (論理チャネル) に基づいています。パイプは、ホスト コントローラーからエンドポイントと呼ばれるデバイス上の論理エンティティへの接続です。エンドポイントという用語は、パイプを誤って指すために使用されることがあります。 USB デバイスは最大 32 個のアクティブなパイプを持つことができ、そのうち 16 個はホスト コントローラーに接続され、16 個はコントローラーから出力されます。 各エンドポイントは、デバイスの内外への一方向のみにデータを転送できるため、各パイプは単方向です。エンドポイントはインターフェイスにグループ化され、各インターフェイスは単一のデバイス機能に関連付けられます。例外はエンドポイント 0 です。エンドポイント 0 はデバイス設定に使用され、どのインターフェイスにも関連付けられません。 USB デバイスが初めて USB ホストに接続されると、USB デバイス列挙プロセスが開始されます。エニュメレーションは、USB デバイスにリセット信号を送信することで開始されます。 USB デバイスの速度は、リセット信号の送信中に決定されます。リセット後、USB デバイスの情報がホストによって読み取られ、デバイスには一意の 7 ビット アドレスが割り当てられます。デバイスがホストによってサポートされている場合、デバイスとの通信に必要なデバイス ドライバーがロードされ、デバイスは構成された状態に設定されます。 USB ホストが再起動されると、接続されているすべてのデバイスに対して列挙プロセスが繰り返されます。 ホスト コントローラーはトラフィック フローをデバイスに指示するため、ホスト コントローラーからの明示的な要求がない限り、USB デバイスはバス上でデータを転送できません。 USB 2.0 では、ホスト コントローラーは、通常はラウンドロビン方式でバスのトラフィックをポーリングします。 SuperSpeed USB では、接続されたデバイスはホストからサービスを要求できます。

情報技術において、ユニバーサル シリアル バス (USB) は、デバイスをホスト コンピュータに接続するためのシリアル バス規格です。 USB は、単一の標準化されたインターフェイス ソケットを使用して多くの周辺機器を接続できるようにし、ホット スワップを可能にすることによってプラグ アンド プレイ機能を向上させるように設計されました。つまり、コンピュータを再起動したりデバイスの電源をオフにしたりせずにデバイスを接続および切断できるようになります。その他の便利な機能には、外部電源を必要とせずに低消費電力デバイスに電力を供給することや、メーカー固有の個別のデバイス ドライバーをインストールする必要なしに多くのデバイスを使用できることなどが含まれます。 USB は、多くの従来のシリアル ポートやパラレル ポートを置き換えることを目的としています。 USB は、マウス、キーボード、PDA、ゲームパッド、ジョイスティック、スキャナ、デジタル カメラ、プリンタ、パーソナル メディア プレーヤー、フラッシュ ドライブ、外付けハード ドライブなどのコンピュータ周辺機器を接続できます。これらのデバイスの多くでは、USB が標準の接続方法になっています。 USB は元々パーソナル コンピュータ用に設計されましたが、PDA やビデオ ゲーム機などの他のデバイスでも一般的になり、デバイスと充電目的で壁のプラグに差し込まれた AC アダプタの間のブリッジ電源コードとしても使用されています。 2008 年 [更新] の時点で、世界中には約 20 億の USB デバイスがあります。[要出典] USB の設計は、コンピューターおよびエレクトロニクス業界の大手企業が参加する業界標準化団体である USB Implementers Forum (USB-IF) によって標準化されています。著名なメンバーには、Agere (現在は LSI Corporation と合併)、Apple Inc.、Hewlett-Packard、Intel、NEC、Microsoft が含まれます。

マウスとキーボードには USB コネクタが取り付けられていることがよくありますが、2007 年現在、ほとんどの PC マザーボードにはキーボードとマウス用の PS/2 コネクタがまだ残っているため、多くの場合、USB または PS/2 インターフェイスで使用できる小型の USB-PS/2 アダプタが付属しています。これらのアダプターの内部にはロジックはありません。このような HID インターフェイスには、USB と PS/2 プロトコルの両方に対応できるコントローラーが装備されているという事実を利用し、接続されているポートのタイプを自動的に検出します。ジョイスティック、キーパッド、タブレット、その他のヒューマン インターフェイス デバイスも、MIDI、PC ゲーム ポート、PS/2 コネクタから USB への移行が進んでいます。 Apple Macintosh コンピュータは、1999 年 1 月以来、すべての外部有線マウスとキーボードに USB のみを使用してきました。初代 iMac は、従来のポートを廃棄して USB のみを使用したため、1998 年 8 月に USB に対する一般の認識が大幅に高まりました。 iMac が登場する前から PC には USB ポートがありましたが、従来のポートがすべて備わっていたため、USB の普及が遅れました。 iMac の影響は、1990 年代後半から 2000 年代前半に発売された、それに適合する半透明の色のプラスチック筐体を備えた USB 周辺機器の数に見ることができます。

12 Mbit/s (1.5 MB/s) のフル スピード レートは、USB 1.0 で定義された基本的な USB データ レートです。すべての USB ハブはフルスピードをサポートしています。 1.5 Mbit/s (187.5 kB/s) の低速レートも USB 1.0 で定義されています。これは、各ビットの送信に 8 倍の時間がかかることを除けば、フルスピード動作と非常に似ています。これは主に、キーボード、マウス、ジョイスティックなどの低帯域幅ヒューマン インターフェイス デバイス (HID) のコストを削減することを目的としています。 480 Mbit/s (60 MB/s) の高速 (USB 2.0) 速度は 2001 年に導入されました。すべての高速デバイスは、必要に応じてフルスピード動作に戻すことができます。実験的なデータレート: SuperSpeed (USB 3.0) 速度は 5.0 Gbit/s (625 MB/s)。 CNET ニュースの初期の報道によると、USB 3.0 仕様は 2008 年 8 月にインテルとそのパートナーによってリリースされました。 3.0 仕様を使用する製品は、2009 年か 2010 年に登場する可能性があります。 USB 信号は、90Ω±15% インピーダンスのツイストペア データ ケーブルで送信され、D+ および D‒ というラベルが付けられます。これらは集合的に半二重差動信号を使用して、長い回線での電磁ノイズの影響に対抗します。送信信号レベルは、フルスピード (FS) およびロースピード (LS) モードではローが 0.0 ～ 0.3 ボルト、ハイが 2.8 ～ 3.6 ボルト、ハイ スピード (HS) モードではローが -10 ～ 10 mV、ハイが 360 ～ 440 mV です。 FS モードではケーブル ワイヤは終端されませんが、HS モードではデータ ケーブルのインピーダンスと一致するように、グランドに対して 45 Ω または差動 90 Ω で終端されます。 USB 接続は常に、「A」コネクタ側のホストまたはハブと、もう一方の側のデバイスまたはハブのアップストリーム ポートの間で行われます。ホストには、各データ ラインに 15 kΩ のプルダウン抵抗が含まれています。デバイスが接続されていない場合、これにより両方のデータ ラインが Low になり、いわゆる「シングルエンド ゼロ」状態 (USB ドキュメントの SE0) になり、リセットまたは接続の切断を示します。 USB デバイスは、1.5 kΩ 抵抗を使用してデータ ラインの 1 つを High に引き上げます。これにより、ホスト内のプルダウン抵抗の 1 つに電力が供給されなくなり、データ ラインが「J」と呼ばれるアイドル状態のままになります。データ ラインの選択は、デバイスの速度サポートを示します。フルスピードのデバイスは D+ をハイにプルし、低速デバイスは D–' をハイにプルします。 USB データは、データ ラインを J 状態とその逆の K 状態の間で切り替えることによって送信されます。 USB は NRZI 規則を使用してデータをエンコードします。 0 ビットはデータ ラインを J から K、またはその逆に切り替えることによって送信され、1 ビットはデータ ラインをそのままにすることによって送信されます。信号遷移の密度を最小限に抑えるために、USB ではビット スタッフィングが使用されます。 6 つの連続した 1 ビットが出現した後、追加の 0 ビットがデータ ストリームに挿入されます。 7 回連続する 1 ビットは常にエラーです。 USB フレームは、8 ビットの同期シーケンス 00000001 で始まります。つまり、初期アイドル状態 J の後、データ ラインは KJKJKJKK に切り替わります。最後の 1 ビット (繰り返される K ステート) は、同期パターンの終わりと USB フレーム自体の始まりを示します。 EOP (エンドオブパケット) と呼ばれる USB フレームの終了は、トランスミッターが SE0 の 2 ビット時間 (D+ と D- は両方とも Vil max 未満) と J ステートの 1 ビット時間を駆動することによって示されます。この後、送信機は D+/D-' ラインの駆動を停止し、前述の抵抗により送信機は J (アイドル) 状態に保持されます。受信機は SE0 状態をデコードするのに余分な時間がかかる場合があり、最初のビット時間を最後のデータ ビットの繰り返しとして認識します。 USB フレームは常に 8 ビットの倍数の長さであるため、この余分な「ドリブル ビット」は検出され、無視されます。 USB バスは、長時間 (10 ～ 20 ミリ秒) SE0 信号を使用してリセットされます。 USB 2.0 デバイスは、リセット中に「チャーピング」と呼ばれる特別なプロトコルを使用して、ホスト/ハブと高速モードをネゴシエートします。 HS 対応のデバイスは、最初は FS デバイス (D+ が High にプルされる) として接続しますが、USB RESET (D+ と D- の両方がホストによって 10 ～ 20 ミリ秒間 LOW に駆動される) を受信すると、D- ラインを High にプルします。ホスト/ハブも HS 対応である場合は、チャープ (D- および D+ ラインで J 状態と K 状態を交互に返す) を行い、ハブが高速で動作することをデバイスに知らせます。クロック許容差は 480.00 Mbit/s ±500 ppm、12.000 Mbit/s ±2500 ppm、1.50 Mbit/s ±15000 ppm です。 Hi-Speed デバイスは一般に「USB 2.0」と呼ばれ、「最大 480 Mbit/s」として宣伝されていますが、すべての USB 2.0 デバイスが Hi-Speed であるわけではありません。 USB-IF はデバイスを認証し、コンプライアンス テストに合格しライセンス料を支払った後、「ベーシック スピード」（低速およびフル）または高速のいずれかで特別なマーケティング ロゴを使用するライセンスを提供します。すべてのデバイスは最新の仕様に従ってテストされているため、最近準拠した低速デバイスも 2.0 デバイスになります。実際のデバイスで現在 (2006 年)[更新] 達成されている実際のスループットは、理論上の最大バルク データ転送速度 53.248 MB/秒の約 3 分の 2 です。一般的な高速 USB デバイスは低速で動作し、多くの場合全体で約 3 MB/秒、場合によっては最大 10 ～ 20 MB/秒になります。

ケーブルには、撚り線と単線の両方の形式が存在します。より線形式は柔軟性が高く、破損することなくより多くの曲げに耐えることができ、絶縁穿孔コネクタとの信頼性の高い接続に適していますが、圧接コネクタでは信頼性の低い接続になります。ソリッドフォームは安価であり、圧接コネクタでは信頼性の高い接続が可能ですが、圧接コネクタでは信頼性の低い接続になります。これらのことを考慮すると、建物の配線 (たとえば、壁のソケットを中央のパッチ パネルに接続する壁内の配線) はソリッド コアですが、パッチ ケーブル (たとえば、一方の端を壁のソケットに差し込み、もう一方の端をコンピューターに差し込む可動ケーブル) は撚り線です。外側の絶縁材は通常、PVC または LSOH です。 ケーブル タイプ、コネクタ タイプ、およびケーブル配線トポロジは、TIA/EIA-568-B によって定義されています。ほとんどの場合、カテゴリ 5 ケーブルの接続には、8P8C モジュラー コネクタ (誤って「RJ-45」と呼ばれることがよくあります) が使用されます。使用されているケーブルの特定のカテゴリは、ケーブル側面の印刷によって識別できます。 ケーブルは T568A 方式または T568B 方式で終端されます。どちらもストレート (ピン 1 から 1、ピン 2 から 2 など) であるため、どちらを使用するかに違いはありません。ただし、ペアごとのインピーダンスがわずかに異なり、信号劣化を引き起こす可能性があるため、混合ケーブル タイプを直列に接続しないでください。 「イーサネット オーバー ツイスト ペア」の記事では、特別な「クロスオーバー」ケーブルを含め、ケーブルがイーサネットにどのように使用されるかについて説明しています。

Cat 5 e ケーブルは、遠端クロストークの仕様を追加した Cat 5 の拡張バージョンです。 2001 年に TIA/EIA-568-B 標準として正式に定義されましたが、この標準では元の Cat 5 仕様は認められなくなりました。 1000BASE-T は Cat 5 ケーブルで使用するように設計されていますが、Cat 5e ケーブルとコネクタに関連する仕様が厳格化されているため、1000BASE-T での使用に最適です。性能仕様が厳しくなったにもかかわらず、Cat 5e ケーブルではイーサネット ネットワークのケーブル距離を長くすることはできません。ケーブルの長さは依然として最大 100 m (328 フィート) に制限されています (通常、パッチ ケーブルの両端で最大 5 m を許容するために、固定 (「水平」) ケーブルは 90 m に制限されており、これは前述の最大 100 m になります)。 Cat 5e ケーブルの性能特性とテスト方法は、TIA/EIA-568-B.2-2001 で定義されています。