イーサネットとは

イーサネットは、OSI参照モデルでは物理層~データリンク層の規格(プロトコル)です。データリンク層のプロトコルなので、イーサネットは同一ネットワーク内のデータの転送を行うのが主要な役割です。もっと具体的に言うと、イーサネットの役割は、同一ネットワーク内のあるイーサネットインタフェースから別のイーサネットインタフェースへとデータを転送するということです。イーサネットは、単に同じネットワークの中でのデータの転送をしているに過ぎないということは、ネットワークの仕組みを知る上でぜひ知っておいていただきたいポイントです。

イーサネットのデータの転送についての概要を表しているのが以下の図です。

図 イーサネットのデータの転送

図中の同じレイヤ2スイッチに接続されている2台のPCは同一ネットワークに接続されていることになります。同一ネットワークのあるPCのイーサネットインタフェースから別のPCのイーサネットインタフェースへデータを転送するのがイーサネットによるデータの転送です。この際、レイヤ2スイッチのイーサネットインタフェースは特に意識する必要はありません。レイヤ2スイッチは、イーサネットで転送するデータにはいっさい変更を加えないからです。

VLANを利用すると、同じレイヤ2スイッチに接続されていても別のネットワーク扱いにできます。

イーサネットの規格で決めていること

こうした同一ネットワーク内のイーサネットインタフェース間のデータの転送を行うために以下のような決まりごとがイーサネットの規格として定められています。

  • 物理層レベル
    • 利用するインタフェースの形状
    • 利用するケーブル
    • 「0」「1」のデジタルデータと物理信号の変換方式
  • データリンク層レベル
    • イーサネットインタフェースの特定(MACアドレス)
    • 伝送媒体(ケーブル)のアクセス制御(CSMA/CD)
    • データのフォーマット(フレームフォーマット)

イーサネットには、通信速度や利用するケーブル、インタフェースの形状などに応じて100BASE-TX、1000BASE-Tなどさまざまな規格があります。イーサネットの規格の種類は、物理層レベルの決まりごとに大きく関わっています。イーサネットには、いろんな伝送速度の規格がありますが、伝送速度は物理層レベルの仕様から決まります。

そして、データリンク層レベルの決まり事として、データを転送する際のイーサネットインタフェースを特定するためのMACアドレスがあります。また、イーサネットのデータのフォーマット、すなわちフレームフォーマットも定められています。さらに、伝送媒体(LANケーブル)にデータをどのようなタイミングで送信するかというアクセス制御の方式も定められています。イーサネットでは、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)と呼ばれるアクセス制御方式を採用しています。

以前のイーサネットの構成は1本の伝送媒体を複数のホストで共有して利用しています。1本の伝送媒体を共有しているようなネットワーク構成は、バス型と呼ばれます。バス型はネットワーク構成図でよく見かけますが、現在の実質的な構成はバス型ではありません。そのため、CSMA/CDの制御が必要です。しかし、現在は伝送媒体を専有して使えるのでCSMA/CDの制御を考慮する必要はありません。

図 イーサネットの規格で決めていること