イーサネット

イーサネットとは

イーサネット(Ethernet)は、有線LANの事実上の標準規格です。IEEE 802.3 として標準化されており、オフィスや家庭で「LANケーブルを挿す」通信のほぼすべてがイーサネットです。

[[OSI参照モデル]] ではデータリンク層(L2)と物理層(L1)にあたり、「同じLANの中で隣の機器までデータを届ける」役割を担います。ネットワークをまたぐ配送はその上のIP([[TCP/IP]])の仕事で、イーサネットは足元の一区間を確実に運ぶ担当です。

MACアドレスとフレーム

イーサネットの世界での宛先は、IPアドレスではなく MACアドレスです。

• MACアドレスは 00:1A:2B:3C:4D:5E のような48ビットの番号で、ネットワーク機器(NIC)に製造時に割り当てられる
• イーサネットで送るデータのまとまりをフレームと呼び、宛先・送信元のMACアドレスが先頭に付く
• 「IPアドレスは引っ越しで変わる住所、MACアドレスは機器固有の製造番号」とイメージすると整理しやすい

IPアドレスからMACアドレスを調べるために ARP というプロトコルが使われ、LAN内の通信はこの2段構えで成立しています。

スイッチの役割

LAN内で機器をつなぐ集線装置がスイッチ(スイッチングハブ)です。

• スイッチは「どのポートの先にどのMACアドレスがいるか」を学習し、宛先の機器がいるポートだけにフレームを送る
• 全ポートに垂れ流していた昔のリピータハブと違い、無駄なトラフィックが減り衝突も起きない
• 「L2スイッチ」という呼び名は、MACアドレス(L2)を見て転送することに由来する

規格と速度

イーサネットは同じ仕組みのまま速度が世代交代してきました。

ケーブルにもカテゴリ(Cat5e、Cat6 など)があり、古いケーブルが速度のボトルネックになることがあります。

初学者向けポイント

• 有線は [[無線LAN(Wi-Fi)]] より安定・低遅延 — サーバーや据え置き機は基本的に有線でつなぐ
• リンクランプ(ポートのLED)が点かなければ物理層の問題 — ケーブル・ポートの故障をまず疑う
• データセンターやサーバー間通信もイーサネットが主流で、クラウドの足元も結局この技術で動いている

関連技術とのつながり

• [[LANとWAN]] — イーサネットはLAN側を構成する中心技術
• [[無線LAN(Wi-Fi)]] — 無線版のLAN。アクセスポイントの先は有線イーサネットにつながる
• [[OSI参照モデル]] — イーサネットはL1〜L2に位置づけられる
• [[TCP/IP]] — イーサネットの上でIPが動き、ネットワークをまたぐ配送を実現する

Q: イーサネットの役割として正しいのはどれ?
- [x] 同じLAN内で隣の機器までデータを届ける(L1〜L2)
- [ ] 複数のネットワークをまたいでパケットを配送する
- [ ] アプリケーション同士のやり取りの決まりを定める
解説: ネットワークをまたぐ配送はIP(L3)、アプリ間の決まりはL7の役割です。イーサネットは足元の一区間を運びます。

Q: イーサネットにおける宛先の識別に使われるものはどれ?
- [ ] ドメイン名
- [ ] ポート番号
- [x] MACアドレス
解説: イーサネットのフレームはMACアドレスを宛先として運ばれます。IPアドレスからMACアドレスを調べるにはARPを使います。

Q: スイッチ(スイッチングハブ)の動作として正しいのはどれ?
- [ ] 受け取ったフレームを常に全ポートへ送る
- [x] MACアドレスを学習し、宛先がいるポートだけへフレームを送る
- [ ] IPアドレスを見てネットワーク間のルーティングを行う
解説: スイッチはポートごとのMACアドレスを学習して無駄な転送を省きます。全ポート垂れ流しは昔のリピータハブの動作です。