Ethernetとは

イーサネットとは、主に室内や建物内でコンピュータや電子機器をケーブルで繋いで通信する有線LAN
(構内ネットワーク)の標準の一つで、現在最も普及している規格の事です。

1.イーサネットとは

イーサネット(Ethernet)とは、いったいどのようなものなのでしょうか。

イーサネットは、パソコンなどのネットワーク機器を有線接続する際のネットワーク通信に関する通信規格の一つです。

普段使われるイーサネット規格は、IEEE802.3と呼ばれる規格となっています。

米国の電子技術に関する学会であり、IEEE(アイトリプルイー)のLAN標準化を目的として設立された「IEEE802委員会」によって策定されました。

ネットワークで情報をやり取りするためには、統一した規格で情報をやり取りすることが不可欠です。

1973年に生まれたイーサネットは、現在ではネットワーク通信の標準規格となり、光ファイバーでの情報のやり取りなども含めた高速通信にも幅広く使われる規格となっています。

イーサネットという呼び方は、狭い意味では一番初期に策定された通信速度10Mbps(メガビット毎秒)の諸規格(10BASE-Tなど)を指しますが、現代では、その後で策定された100Mbpsの「Fast Ethernet」(ファストイーサネット)、1Gbps(ギガビット毎秒)の「Gigabit Ethernet」(ギガビットイーサネット)、10Gbpsの「10Gigabit Ethernet」(10ギガビットイーサネット)などの後継規格の総称を意味するのが一般的です。

主にメタル線ケーブルを用いた短距離(数十~数百メートル以内)通信向けの仕様が企業や家庭などの有線LANの標準仕様として広く普及しまたが、今世紀には光ファイバーを用いた長距離(1km以上)通信向けの仕様が各社通信事業者などの広域回線網でも普及しています。

2.イーサネット(Ethernet)の種類

イーサネットの中で最も身近なものはLANケーブルですが、それ以外にも様々な種類があります。用途や特徴は異なるので、使用する場面に合わせて使い分ける必要があるでしょう。

イーサネットの代表的な3つの種類について説明いたします。

2-1 同軸ケーブル
同軸ケーブルとは、「バス型」という接続形態のネットワークで使用されるイーサネットです。映像などを伝達するもので、テレビのアンテナ線やCATVのインターネット接続などに使われています。

アンテナとテレビ受像器を繋ぐケーブルためのケーブルとしては現在でも普及しています。同心円を重ねたような断面しているため、同軸ケーブルと呼ばれています。

現在は「スター型」というネットワーク形態が主流なので、ネットワーク用としてはあまり見かけることが少なくなっています。

「バス型」:そのネットワークに接続される通信機器を一筆書きの様に接続する接続方法を言います。

「スター型」:複数の通信機器をハブ(中継する役目をする機器)などの通信機器を介して自転車の車輪のスポーク状のように接続する方式をスター型接続と言います。現在はこの方法が主流となっています。

2-2 光ファイバーケーブル
光ファイバーとは、主にインターネット回線に使用される「スター型」のイーサネットです。現在では、「光回線」と呼ばれていて同様の意味で使われています。

そのような光ファイバーは、大容量のデータを高速で送受信することができます。そのため従来の方式よりも高速通信を行う事可能です。

また、回線を流れる信号が減衰したり散乱したりするリスクが低く、伝送損失が少ないという特徴があり、画質や音質の低下、速度低下が起こりにくいです。

2-3 LANケーブル
LANケーブルとは、普段インターネット接続で使用するスター型のイーサネットです。有線接続にてパソコンでインターネットを使用するときには、このLANケールブが必要です。

イーサネットの中では身近な存在で、イーサネット=LANケーブルと言われています。光ケーブルよりも安価で使い勝手がよいので、皆様の一般家庭やオフィス等で広く利用されているのではないでしょうか。

このLANケーブルは、対応する伝送速度によって、CAT8(カテゴリー8)からCAT5に分かれています。

3.イーサネットを使った通信の仕組み

ネットワークに関わる構成要素やプロトコルを階層上にまとめたものに「OSI参照モデル」というものがあります。 ネットワーク関連で調べると出てくるので耳にしたことが有るかたもあるかと思います。

イーサネットでは、OSI参照モデルでいうと「物理層」と「データリンク層」を担っています。イーサネットでは、データに送信元のMACアドレスと宛先のMACアドレス情報を付与したイーサネットフレームという単位でやり取りを行います。これによりPCを識別し、正しく宛先にデータを届けることができます。

(*)OSI参照モデルとは

 複雑なネットワークの仕組みを機能別に7つの階層として分けたものです。

  層   名称         主な役目
・7階層:アプリケーション層  アプリケーション間でのやり取り
・6階層:プレゼンテーション層 データの表現形式を定義
・5階層:セッション層     接続の手順
・4階層:トランスポート層    データ通信の制御
・3階層:ネットワーク層    インターネットでの通信
・2階層:データリンク層    同一ネットワークでの通信
・1階層:物理層        ケーブルややコネクターなどのハードウエア

*物理層:信号を伝達するために必要な物理的な内容について定義されています。

具体的には、電圧レベル、切り換わりタイミング、伝送レート、伝送距離、コネクターの形状などについて定義されています。

*データリンク層:データリンク層では、物理層とネットワーク層の橋渡しを実施するために必要なプロトコルなどを定義されています。物理的なアドレス、データフレームのチェック、送受信のフロー管理、対応トポロジーなどが定義されています。

物理層で受信したデータのフレームを確認して問題があればネットワーク層に対してエラーを送信したり、ネットワーク層から送信するデータを受信したとしても、送信先が受信可能な状態になっていなければ待機したりするなどのフロー制御を実施しています。

*ネットワーク層:ネットワークアドレス(MACアドレスとは異なる)が定義され、通信経路の選択が可能になります。イーサネットスイッチなどを使用してデータを送受信する際には、ネットワーク層で経路が決定されて転送されます。

*トランスポート層:トランスポート層ではセッション層からのデータをネットワーク層に対応して効率よく橋渡しする方が定義されています。物理的には1回線の回路を仮想的に複数回線としてみなし、ネットワークごとに仮想回線を確立・監視・切断しています。

伝送データのエラー時にはエラー修復のためのリトライ要求の管理などもトランスポート層で定義されています。

*セッション層:セッション層ではアプリケーション層からのプロセスの開始・終了などの管理を行っており、コマンドレスポンス方式では、どこまでがやり取りになるのかを管理しています。

*プレゼンテーション層:プレゼンテーション層ではアプリケーション層で送信するデータが構文の違いを意識しないでもよいように、符号化や暗号化を行いセッション層に送信しています。プレゼンテーション層で変換して転送したデータは受信側で再変換して正常に復元し、アプリケーション層で正しく認識できることを保証しています。

*アプリケーション層:アプリケーション層はユーザインターフェースとして定義されています。通信先の識別や通信の同期などの機能を管理しています。

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