イーサネット


イーサネット

イーサネットはネットワークインターフェース層(OSI参照モデルの物理層とデータリンク層)のプロトコルで隣接しているコンピュータ間での通信方式を定めています。イーサネットは主にLANで使用されるプロトコルです。

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イーサネットではデータリンク層をLLC(論理リンク制御)とMAC(メディアアクセス制御)の2つの階層に分けています。

CSMA/CD

イーサネットではメディアアクセス制御方式にCSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)が使われています。
※メディア・・・ケーブルのこと

メディアアクセス制御方式とは複数のコンピュータが競合せずにメディアを利用してデータを送受信するための方法です。
CSMA/CDは名称がその動作を表しています。

Multiple Access(多重アクセス)

イーサネットは論理的にはバス型(参照)のトポロジ(ネットワークの接続形態)となっています。バス型はメディアを複数のコンピュータで共有して使用します。この環境をMultiple Accessといいます。Multiple Access環境では誰かがデータを送信してケーブル上に信号が流れている間は、ほかのコンピュータはデータを送信することができません。

Carrier Sense(搬送波感知)

データを送信したいコンピュータはケーブル上に信号が流れているかどうかをチェックします。この動作をCarrier Senseといいます。信号が流れている間はその信号がなくなるまで待ちます。流れていない場合はデータ送信を開始します。

Collision Detection(衝突検知)

複数のコンピュータが同時にCarrier Senseを行ってデータ送信をすると信号のコリジョン(衝突)が発生します。コリジョンを検知することをCollision Detectionといいます。
コリジョンを検知すると送信側のコンピュータはデータ送信を中断し、コリジョンの発生を伝えるためのJAM信号を送信します。JAM信号を受け取ったコンピュータは受信動作を中止し、データを破棄します。
その後、送信側のコンピュータはデータを再送します。ランダムな時間を待ってからデータを再送することで再度コリジョンが発生することを防ぎます。(再送は15回まで行われます)

MACアドレス

イーサネットではMACアドレスによって通信相手を特定します。MACアドレスは物理アドレスやハードウェアアドレスと呼ばれることもあります。

MACアドレスは世界中で重複しないアドレスが割り当てられ製造時にNICに書き込まれます。MACアドレスは48ビット情報で構成され、前半24ビットはIEEEがベンダに割り当てるOUIで、後半24ビットはシリアル番号です。シリアル番号はベンダ内で重複しない数字が割り当てられています。

フレームフォーマット

イーサネットで通信を行うときに必要な制御情報はヘッダとトレーラに格納されます。イーサネットのフレームフォーマットは次のようになっています。
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宛先MACアドレス

宛先のMACアドレスが入ります

送信元MACアドレス

送信元のMACアドレスが入ります

タイプ

上位層つまりネットワーク層でどのプロトコルを使用しているかを識別する番号が入ります。ネットワーク層でIPを使用している場合は16進数で0800という値が入ります

データ

データの大きさによって46-1500倍とのサイズになります。イーサネットのデータの最大サイズ(MTU)は1500バイトです。

FCS

エラーチェックを行うための値が入ります。フレームを受信したコンピュータはFCSを使ってエラーチェックを行います。