イーサネット【Ethernet】

概要

イーサネット（Ethernet）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、最も普及している規格。同じイーサネット規格に対応した機器同士ならメーカーや機器の種類などが異なっていても接続して通信することができる。

通信ケーブルを用いてコンピュータや通信機器などを相互に接続する構内ネットワーク（LAN）の標準規格の一つで、ネットワークスイッチなどの集線装置を介して3台以上の機器が相互に通信できるようにする。企業などの組織内や家庭内のネットワーク、データセンターや通信事業者のネットワークで広く普及している。

金属線ケーブル（ツイストペアケーブル）に電気信号を流す方式と、光ファイバーケーブルに光信号を流す方式がある。一般に広く普及しているのは前者で、ケーブルが取り回しやすく装置が安価という特徴がある。光ファイバー規格は長距離を高速に通信することができ、通信事業者の内部ネットワークなど事業用途で普及している。

「イーサネット」という名称は、狭義には最も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）を指すが、現代では、その後に登場した100 Mbps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 Ethernet10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ある。

接続形態

初期には一本の通信ケーブルに複数の端末を接続するバス型なども用いられたが、ほとんどの規格では各端末に接続されたケーブルを「ハブ」（hub）や「ネットワークスイッチ」（network switch）などの集線装置で相互に接続するスター型を採用している。

最も単純な構造の集線装置は「リピータハブ」（repeater hub）と呼ばれ、接続された端末から送られてきた信号をすべての端末に機械的に送り返す。このため、物理的にはスター型だが論理的な接続形態はバス型となっている。

現在一般的に使われるのはネットワークスイッチあるいは「スイッチングハブ」（switching hub）と呼ばれる集線装置で、端末から送られてきたフレームの制御情報に記載された宛先を見て関係のあるポートにのみ転送するという処理を行う。不要な通信が流れないため通信効率が高い。

送受信単位

イーサネットではデータを「フレーム」（Ethernet frame）と呼ばれる一定のデータ量の送信単位に分割して送受信する。一つの端末がデータを送信し終えるまで他の端末が待つ必要がなく、多数の機器が同じネットワークで並行して送受信処理を進めることができる。

フレームの先頭には宛先や送信元などを記した「ヘッダ」（header）と呼ばれる制御情報が記載され、続いて送りたいデータ本体を格納した可変長の「ペイロード」（payload）、末尾に4バイト（32ビット）の誤り訂正符号（FCS：Frame Check Sequence）が格納される。

ヘッダは通信制御のための情報が記載された領域で、先頭から順に宛先MACアドレス（6バイト）、送信元MACアドレス（6バイト）、VLAN タグ（4バイト/オプションのため省略可）、データ長（2バイト/古い規格では通信タイプ）となっている。

ペイロードは通常1500バイトまでと規定されており、これを超える長さのデータを送りたい場合は複数のフレームに分割して送信し、受信側で元のデータに組み立てる処理を行う。時代が下り通信速度が高まるに連れて1500バイトでは非効率になってきたため、ギガビットイーサネット以降は数千バイトを一度に送れる「ジャンボフレーム」技術が採用されている。

初期の規格

最初のイーサネット仕様は1980年に米ゼロックス（Xerox）社（当時）と米ディジタル・イクイップメント（DEC：Digital Equitment Corporation）社（当時）によって考案され、1983年に電気通信の標準化団体の一つであるIEEEの802.3委員会によって標準化された。最も狭義には（あるいは歴史的な文書などでは）これを指してイーサネットと呼ぶ。

この初期の標準では、非シールド撚り対線（UTPケーブル）を用いる規格として「1BASE5」と「10BASE-T」の二つが、同軸ケーブルを用いる規格として「10BASE5」「10BASE2」「10BROAD36」の三つが、光ファイバーを用いる規格として「10BASE-F」（FL/FB/FP）が策定された。1BASE5は通信速度 1Mbps、他は10Mbpsである。実際に普及したのはほぼ10BASE-Tのみだった。