Ethernetの仕組み

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公開日:2022/12/12　　　　　　　　　

前提知識
　・シリアル通信の仕組み
　・全二重通信
　・差動信号伝送
　・マルチマスター方式

■Ethernetとは

Ethernet(イーサネット)とはシリアル通信規格の一つで、主にインターネット通信を行う際に用いられます。具体的な通信手法は、全二重通信、差動伝送信号、マルチマスター方式となっております。

イーサネットに使用しているUTP(Unshielded Twisted Pair)ケーブルの耐ノイズ性を向上させることで、通信速度を向上させており、以下カテゴリに応じて最大通信速度が決まっております。

■RJ45コネクタの仕様

イーサネットに使用しているコネクタはRJ45コネクタといい、以下のようなピン配置になっております。100BASEまでは使用していないピンがあり、更に送信と受信のピンが決まっておりましたが、 1000BASE以降では全てのピンを使用して、更に送受信のピンを固定しないようにしており、通信の高速化を実現しております。

■イーサネットデータフレーム

現在主流となっているEthernetⅡの仕様は以下のとおり。

＜同期信号/フレーム開始信号＞
プリアンブル(前置きの意味)ともいい、データの同期及びフレーム開始したことを表す信号を送信します。101010の繰り返し信号で、最後の2bitを11とすることでデータが開始したことを表します。

＜MACアドレス＞
MAC(Media Access Control)アドレスとは、パソコンやルータなどのネットワーク機器に付いている固有の番号のことです。以下の様に16進数の6byteで表され、最初の3byteはOUI(Organizationally Unique Identifier)といいメーカーごとの識別番号、残りの3byteはUAA(Universal Administrated Address)といい、メーカーが独自につける番号です。

＜タイプ＞
インターネットプロトコル(TCP/IP)の種類を格納します。ex)0x0800の場合はIPv4, 0x86ddの場合はIPv6です。

＜データ＞
送信先に伝えるデータを格納します。データのヘッダとして、TCP/IPや送信データのプロトコル(ex:SMTPやHTTP)のヘッダを格納します。送信データは46byte～1500byteとなっており、データが46byte未満の時はダミーデータとして0を格納し、1500byte以上の時は分割して次のフレームで送信します。

＜FCS:Frame Check Sequence＞
データが正しく送受信したかどうかを確認するための情報で、CRC(Cyclic Redundancy Check:巡回冗長検査)が用いられます。

＜IFG:Inter Frame Gap＞
フレームの間隔のサイズとして12byteを定義します。

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