イーサネットとは

コンピュータネットワークには、コンピュータとルータが必要です。これらは、それぞれネットワークトラフィックを生成および伝達します。ただし、何らかの通信媒体がなければ、それは不可能です。Wi-Fi は、少なくとも家庭および企業のネットワークでは、ワイヤレススペースの主要な標準です。

ワイヤレスネットワークは、接続中に移動できる必要があるデバイスで使用する場合に非常に便利です。ただし、これはすべてのデバイスに当てはまるわけではありません。デスクトップコンピューターを移動することはめったになく、その場合でも移動中に使用することはありません。それらは Wi-Fi 経由でネットワーク化できますが、より良いオプションがあります。

ワイヤレスネットワークでは、壁などの障害物による信号の劣化に対処する必要があります。また、単一のブロードキャストドメインとしても機能します。つまり、すべてのデバイスがすべてのネットワークトラフィックを受信し、それらに向けられていないトラフィックを無視することを選択します。有線ネットワークは必ずしもこれらの問題に対処する必要はありません。唯一の欠点は、接続されたデバイスをネットワークに物理的にケーブル接続する必要があることです。これは、デスクトップコンピューターでは問題なく、ラップトップでは一般的に許容されますが、携帯電話では致命的です。

有線ネットワークの主要な標準はイーサネットと呼ばれます。ホームネットワーク、エンタープライズネットワーク、スーパーコンピュータシステム、車載機器で使用されています。イーサネット規格は現在、最大 40Gb/s のネットワーク速度で利用できます。

注:通常、ネットワーク速度はメガビット/秒またはギガビット/秒の単位で表示されます。これは、メガバイトやギガバイトとは異なります。バイトは 8 ビットで構成されているため、メガビット接続で 1 メガバイトを転送するには 8 秒かかります。バイトを使用する単位は、常に大文字の「B」で示されます。小さい単位であるビットは、小文字の「b」を使用します。

起源

イーサネットは、1970 年代半ばに Xerox PARC で最初に開発されました。元の設計の帯域幅は 2.94Mb/s でした。これは、1980 年にイーサネットが最初に商用化された速度である 10Mb/s にアップグレードされました。IEEE は、1983 年にこれを 802.3 として標準化しました。初期の 10BASE5 標準では、比較的高価な「太い」同軸ケーブルが使用されていました。10BASE2 は 1985 年に標準化され、より細くて安価な同軸ケーブルを使用して実装コストを削減しました。ほとんどの建物には電話に使用されるツイストペアケーブルしかなく、同軸ケーブルを最初から配線する必要があったため、このコスト削減は重要でした。

ヒント: XBASE-X の表記法はやや不格好ですが、いくつかの論理があります。最初の数字は、ネットワーク速度のクラスを示します。たとえば、10BASE5 には 10Mb/s クラスのネットワーク速度があります。2 番目の X はやや大まかに使用されますが、通常はケーブルタイプを示します。10BASE2 ケーブルは 10BASE5 ケーブルよりも細くなっています。100BASET は、同軸ではなくツイストペアケーブルを使用します。

1987 年、1BASE5 規格は、ツイストペアケーブルを使用する最初のバージョンのイーサネットを提供しました。商業的には失敗しましたが、この標準は将来の開発の基礎を築きました。1990 年に 10BASE-T が標準化されました。その速度と既存のケーブルインフラストラクチャのサポートのおかげで、トレンディでした。

ツイストペアに切り替え

同軸ケーブルからツイストペアへの切り替えの主な理由の 1 つは、ツイストペアケーブルがすでに広く実装されていることでしたが、成功の唯一の理由ではありませんでした。同軸ケーブルの規格は、基本的に 1 本の共有ケーブルでした。ネットワークカードは、そのデバイス向けではないトラフィックをドロップするはずでしたが、任意のデバイスからの他のすべてのデバイスの送信が見られました。

これは、すべてのホストが帯域幅を共有し、1 つの問題がネットワーク全体に影響を与える可能性があることを意味していました。ネットワーク内での信号の衝突は、衝突したフレームを再送信する必要があることを意味していました。

ツイストペアケーブルにより、各デバイスがルーターまたはスイッチへの専用リンクを持つスター型トポロジーへのスイッチが可能になりました。コリジョンドメインは、ネットワーク全体から各リンクに短縮されました。また、他のデバイスの帯域幅をすべて消費することなく、2 つのデバイスがネットワークのピーク速度で通信できるようにしました。

この設計の選択により、速度がさらに向上し、より大規模なネットワークが可能になり、より長いケーブルが可能になりました。ツイストペアケーブルは、電気イーサネットケーブルにはまだ使用されていますが、光ファイバー接続にも標準が存在します。

その他の規格

イーサネットは、すべてを機能させるために必要な標準の広範な集合体です。ケーブルの種類は、標準化された物理コネクタ、信号方式、衝突処理、およびアドレス指定です。たとえば、ケーブルは、ケーブルの長さに対する帯域幅に基づいてカテゴリに標準化されます。シールドや材料などの正確な仕様は、メーカーに任されています。これは、標準では最大 100m のケーブル長が記載されている場合がありますが、高品質のケーブルはより長い距離で動作できる可能性があることを意味します。

物理コネクタは十分に標準化されており、8P8C コネクタはほぼユニバーサルなイーサネットコネクタです。過酷な環境で使用するものや、光ファイバー接続用に設計されたものなど、いくつかのバリエーションが提供されています。8P8C コネクタには 8 つのピンがあり、100BASETX 以下の速度では 4 つしか使用しません。

これにより、他の 4 本のケーブルをオプションで使用して、Power over Ethernet または PoE と呼ばれる標準で電力を供給することができます。コネクタの主な欠点は、壊れやすいロッキングタブであり、壊れると、ケーブルが信頼できないほど緩んだままになる可能性があります。

標準化された信号方式には、標準電圧レベル、ケーブル内のツイストペアの数、使用されるレーザーの波長、シングルモードまたはマルチモードファイバーの使用、半二重または全二重の使用が含まれます。イーサネットは、48 ビットの MAC アドレスを使用してネットワークトラフィックをルーティングします。この方法は非常に標準化されているため、Wi-Fi や Wi-Max など、他のいくつかのテクノロジで使用され、相互互換性があります。

現在の使用状況

ケーブル接続を使用するほとんどのホームネットワークは、最大 2.5GBASE-T を伝送できる Cat5e ケーブルを使用します。ただし、ほとんどのホームネットワークは FastEthernet ( 100BASE-TX ) またはギガビットイーサネット ( 1000BASE-T ) で動作する可能性が高く、Cat5e で十分に処理できます。

ヒント:それぞれ 2.5Gb/s、100Mb/s、1000Mb/s です。

40GBASE-T は、速度が 40Gb/s の現在最速のイーサネット規格です。これは 2016 年に標準化されたばかりで、エンタープライズデータセンター環境でのみ実際に使用できるデータ速度を提供するため、まだ広く使用されていません。さらに、40GBASE-T では、十分な帯域幅を提供するために Cat8 ケーブルが必要です。

結論

イーサネットは、主にイーサネットケーブルによって直接認識できる標準の集まりです。イーサネットケーブルにはクラスがあり、Cat5e は最大 2.5Gb/s の帯域幅をサポートするため、エンドユーザーにとって主要な標準です。この規格は、ネットワークを介してデバイスを物理的に接続する方法だけでなく、データを転送する方法も定義しています。イーサネットは、有力な有線ネットワーク標準です。