LAN・物理層

Ethernet（イーサネット）いーさねっと

LAN物理層データリンク層IEEE 802.3CSMA/CDフレーム

Ethernetについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

オフィスのPCをケーブルでつなぐときの「共通ルール」だよ！「どんな形でデータを送るか」「どうやって衝突を避けるか」を決めた規格で、今の有線LANはほぼこれで動いてるんだ。家でもオフィスでも、LANケーブルを挿したらEthernetが動いてる、ってこと！

Ethernetとは

Ethernet（イーサネット） は、コンピュータをケーブルで接続してデータをやり取りするための有線LAN（ローカルエリアネットワーク）の標準規格です。1970年代にXerox社が開発し、その後Intel・DEC・Xeroxが共同で標準化、現在はIEEE 802.3という国際規格として世界中で使われています。

オフィスのPCをLANケーブルでつなぐとき、あるいはルーターにケーブルを差し込むとき、その通信は高い確率でEthernetで動いています。Wi-Fiが普及した今でも、基幹ネットワーク（サーバー間・スイッチ間）や信頼性が求められる有線接続では現役バリバリで活躍しています。

EthernetはOSI参照モデルの「第1層（物理層）」と「第2層（データリンク層）」をカバーする規格です。ケーブルの種類・コネクター形状・信号の電気的仕様（物理層）と、データをまとめる単位＝フレームの構造やアドレッシング方式（データリンク層）の両方を定めています。

Ethernetの仕組みと構造

フレームの構造

Ethernetでは、データをフレームという単位に区切って送ります。フレームには宛先・送信元のアドレスや誤り検出情報が付いています。

フィールド	サイズ	役割
プリアンブル	7バイト	フレームの開始を知らせる同期信号
SFD（Start Frame Delimiter）	1バイト	フレーム本体の開始を示す
宛先MACアドレス	6バイト	受信側の機器を識別するアドレス
送信元MACアドレス	6バイト	送信側の機器を識別するアドレス
タイプ／長さ	2バイト	上位プロトコル（IP等）の種別または長さ
ペイロード（データ）	46〜1500バイト	実際に運ぶデータ本体
FCS（フレームチェックシーケンス）	4バイト	誤り検出用のチェックサム

最大ペイロードサイズ1500バイトは「MTU（Maximum Transmission Unit）」と呼ばれ、ネットワーク設定でよく登場する数値です。

CSMA/CDとは？（衝突回避の仕組み）

初期のEthernetはCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection） という方式で衝突を制御していました。

Carrier Sense：送信前にケーブルが空いているか確認する
Multiple Access：複数の機器が同じケーブルを共有する
Collision Detection：衝突が起きたら検知して送り直す

「しゃべる前に周りが静かか確認して、かぶったらやり直す」会議マナーみたいなものです。現代のスイッチを使ったネットワークでは衝突がほぼ起きないため、CSMA/CDはほぼ使われなくなっていますが、規格の根幹にある考え方として覚えておくと役立ちます。

覚え方：「イーサ＝エーテル（ether）」

Ethernetの名前はether（エーテル）—かつて光を伝える媒質と考えられていた架空の物質—に由来します。「ネットワークのどこにでも伝わる」というイメージで命名されました。エーテル＝空気のように広がるネット、と覚えるとぴったりです。

歴史と背景

1973年：Xerox PARCのRobert Metcalfeらが実験的Ethernetを開発。転送速度は2.94Mbps
1980年：Xerox・Intel・DEC（Digital Equipment）の3社が「DIX Ethernet」として仕様を公開。これが「Ethernet V2」の原型
1983年：IEEEがIEEE 802.3として標準化。10BASE5（太い同軸ケーブル使用）が最初の規格
1990年代：10BASE-T（ツイストペアケーブル）が普及し、スター型配線が主流に。扱いやすさで爆発的に広まる
1995年：Fast Ethernet（100BASE-TX） が登場。100Mbpsへ高速化
1999年：Gigabit Ethernet（1000BASE-T） が普及し始め、オフィスの標準に
2000年代〜：10ギガ（10GbE）・40ギガ・100ギガ とデータセンター向けに高速化が加速
現在：家庭向けルーターでも2.5GbE・10GbEが登場。Wi-Fi 6の普及に合わせて有線側も高速化が進む

Ethernetの速度規格と比較

速度ごとに規格名と主なケーブルの種類が異なります。発注・選定時に「何GbEが必要か」を確認するための基準として使えます。

規格名	速度	主なケーブル	主な用途
10BASE-T	10 Mbps	Cat3以上	旧式オフィス（ほぼ引退）
100BASE-TX（Fast Ethernet）	100 Mbps	Cat5以上	古めのオフィス端末
1000BASE-T（Gigabit Ethernet）	1 Gbps	Cat5e以上	現在のオフィス標準
2.5GBASE-T	2.5 Gbps	Cat5e以上	Wi-Fi 6対応AP・家庭用ルーター
10GBASE-T	10 Gbps	Cat6A以上	サーバー・高速NAS
25G / 40G / 100GbE	25〜100 Gbps	光ファイバー等	データセンター・基幹SW間

規格・RFC番号	内容
IEEE 802.3	Ethernetの国際標準規格。物理層・データリンク層の仕様を定める
RFC 894	EthernetフレームでIPデータグラムを転送する方法の標準
RFC 826	ARP（IPアドレス→MACアドレス解決）の規格。Ethernetと密接に関連
RFC 1042	IEEE 802ネットワーク上でのIPデータグラム転送の標準