イーサネットネットワークテクノロジーの概要

イーサネットは、何十年もの間、比較的安価で、適度に高速で、非常に人気のあるLAN（ローカルエリアネットワーク）テクノロジーとしての地位を確立してきました。

イーサネットの歴史

エンジニアのボブメトカーフとD.R. Boggsは1972年にイーサネットを開発しました。彼らの仕事に基づく業界標準は、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）802.3仕様のセットの下で1980年に確立されました。イーサネット仕様は、低レベルのデータ伝送プロトコルを定義し、カードやケーブルなどのイーサネット製品を構築するためにメーカーが知っておく必要のある技術的な詳細を定義しています。

それ以来、イーサネット技術は進化し成熟してきました。今日、消費者は、既成のイーサネット製品を使用して、設計どおりに機能し、相互に機能することができます。

イーサネットテクノロジー

従来のイーサネットは、10メガビット/秒（Mbps）の速度でのデータ転送をサポートしています。ネットワークのパフォーマンスニーズが時間の経過とともに増加するにつれて、業界はファストイーサネットおよびギガビットイーサネット用の追加のイーサネット仕様を作成しました。

ファストイーサネットは、従来のイーサネットパフォーマンスを最大100 Mbpsまで拡張し、ギガビットイーサネットは最大1,000Mbpsまで拡張します。平均的な消費者は利用できませんが、10ギガビットイーサネット（10,000 Mbps）は現在、一部の企業、データセンター、およびInternet2エンティティのネットワークに電力を供給しています。ただし、一般的に、費用はその普及を制限します。

イーサネットケーブルも同様に、いくつかの標準仕様のいずれかに従って製造されています。使用されている最も人気のあるイーサネットケーブルであるカテゴリ5（CAT5ケーブル）は、従来のイーサネットとファストイーサネットの両方をサポートしています。カテゴリ5e（CAT5e）およびCAT6ケーブルはギガビットイーサネットをサポートします。

イーサネットケーブルをコンピュータ（または他のネットワークデバイス）に接続するには、ケーブルをデバイスのイーサネットポートに接続します。イーサネットをサポートしていない一部のデバイスは、USB-イーサネットアダプタなどのドングルを使用したイーサネット接続をサポートできます。イーサネットケーブルは、従来の電話で使用されているRJ-45コネクタに似たコネクタを使用しています。

OSI（Open Systems Interconnection）モデルでは、イーサネットテクノロジーは、物理層とデータリンク層（それぞれレイヤー1とレイヤー2）で動作します。イーサネットは、すべての一般的なネットワークおよび高レベルのプロトコル、主にTCP/IPをサポートします。

イーサネットの種類

しばしばシックネットと呼ばれる10Base5は、イーサネットテクノロジーの最初の化身でした。業界は、10Base2 Thinnetが登場するまで、1980年代にThicknetを使用していました。 Thicknetと比較して、Thinnetは、より薄く（5ミリメートル対10ミリメートル）、より柔軟なケーブル接続の利点を提供し、イーサネット用のオフィスビルの配線を容易にします。

ただし、従来のイーサネットの最も一般的な形式は10Base-Tです。 10Base-Tケーブルは同軸ではなくシールドなしツイストペア（UTP）配線を使用するため、ThicknetやThinnetよりも優れた電気的特性を提供します。 10Base-Tは、光ファイバーケーブルなどの代替手段よりも費用効果が高くなります。

光ファイバーネットワーク用の10Base-FL、10Base-FB、および10Base-FP、ブロードバンド（ケーブルテレビ）ケーブル用の10Broad36など、他のあまり知られていないイーサネット標準が存在します。高速イーサネットとギガビットイーサネットにより、10Base-Tを含む上記の従来の形式はすべて廃止されました。

ファストイーサネットの詳細

1990年代半ばに、ファストイーサネットテクノロジーは成熟し、既存のイーサネットネットワークを完全に再ケーブル接続する必要性を回避しながら、従来のイーサネットのパフォーマンスを向上させるという設計目標を達成しました。

ファストイーサネットには、主に2つの種類があります。

• 100Base-T（シールドなしツイストペアケーブルを使用）
• 100Base-FX（光ファイバーケーブルを使用）

最も人気のあるのは100Base-Tです。これは、100Base-TX（Category 5 UTP）、100Base-T2（Category 3以上のUTP）、および100Base-T4（2つの追加のワイヤペアを含むように変更された100Base-T2ケーブル）を含む標準です。

ギガビットイーサネットの詳細

ファストイーサネットは従来のイーサネットを10メガビットから100メガビットの速度に改善しましたが、ギガビットイーサネットは1,000メガビット（1メガビット）の速度を提供することでファストイーサネットを改善します。ギガビットイーサネットは、最初は光ケーブルと銅ケーブルを経由するように作られましたが、1000Base-T規格もそれをサポートしています。 1000Base-Tは、100 Mbpsイーサネットと同様のカテゴリ5ケーブルを使用しますが、ギガビット速度を実現するには、追加のワイヤペアを使用する必要があります。

イーサネットトポロジとプロトコル

従来のイーサネットはバストポロジを採用しています。つまり、ネットワーク上のすべてのデバイスまたはホストが同じ共有通信回線を使用します。各デバイスは、MACアドレスとも呼ばれるイーサネットアドレスを持っています。送信デバイスはイーサネットアドレスを使用して、メッセージの目的の受信者を指定します。

イーサネット経由で送信されるデータは、フレームの形式で存在します。イーサネットフレームには、ヘッダー、データセクション、および合計長が1,518バイト以下のフッターが含まれます。イーサネットヘッダーには、目的の受信者と送信者の両方のアドレスが含まれています。

イーサネットを介して送信されたデータは、ネットワーク上のすべてのデバイスに自動的にブロードキャストされます。イーサネットアドレスをフレームヘッダーのアドレスと比較することにより、各イーサネットデバイスは各フレームをテストして、それが意図されているかどうかを判断し、必要に応じてフレームを読み取るか破棄します。ネットワークアダプタは、この機能をハードウェアに組み込んでいます。

イーサネットネットワークで送信するデバイスは、最初に予備チェックを実行して、メディアが使用可能かどうか、または送信が進行中であるかどうかを判断します。イーサネットが利用可能な場合、送信デバイスは有線で送信します。ただし、2つのデバイスがほぼ同時にこのテストを実行し、両方が同時に送信する可能性があります。

設計上、パフォーマンスのトレードオフとして、イーサネット標準は複数の同時送信を防止しません。これらのいわゆる衝突が発生すると、両方の送信が失敗し、両方の送信デバイスが再送信する必要があります。イーサネットは、ランダムな遅延時間に基づくアルゴリズムを使用して、再送信間の適切な待機期間を決定します。ネットワークアダプタもこのアルゴリズムを実装しています。

従来のイーサネットでは、衝突をブロードキャスト、リスニング、および検出するためのこのプロトコルは、CSMA / CD（キャリアセンスマルチアクセス/衝突検出）と呼ばれます。一部の新しい形式のイーサネットは、CSMA/CDを使用しません。代わりに、全二重イーサネットプロトコルを使用します。これは、リスニングを必要とせずにポイントツーポイントの同時送受信をサポートします。

イーサネットデバイスの詳細

イーサネットケーブルの到達距離は限られており、これらの距離（100メートル程度）では、中規模および大規模のネットワークインストールをカバーするには不十分です。イーサネットネットワークのリピータを使用すると、複数のケーブルを接続したり、より長い距離にまたがったりすることができます。ブリッジデバイスは、イーサネットをワイヤレスネットワークなどの別のタイプの別のネットワークに参加させることができます。一般的なタイプのリピーターデバイスの1つは、イーサネットハブです。ハブと混同されることがある他のデバイスは、スイッチとルーターです。

イーサネットネットワークアダプタも複数の形式で存在します。コンピューターとゲーム機には、イーサネットアダプターが組み込まれています。 USB-イーサネットアダプタおよびワイヤレスイーサネットアダプタも、多くのデバイスで動作するように構成できます。

まとめ

イーサネットはインターネットの重要なテクノロジーの1つです。その時代にもかかわらず、イーサネットは世界のローカルエリアネットワークの多くに電力を供給し続けており、高性能ネットワークの将来のニーズを満たすために継続的に改善されています。