イーサネット: ローカルネットワーク技術の設計・進化・用途

基本原理

イーサネットの基本は、データをフレームと呼ばれる個別の単位にまとめることにあります。各フレームには、送信元と宛先のハードウェアアドレス、ペイロード、そして誤り検出用のフィールドが含まれます。初期のイーサネットでは、接続された機器が共有媒体を使って送信し、複数の機器が同時に送信すると衝突が起きてデータが破損することがありました。そのため、初期の方式では CSMA/CD と呼ばれる Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection を用いて衝突を検出し、再送のタイミングを調整していました。現在の導入形態では、ネットワークスイッチとポイント・ツー・ポイントのリンクが一般的で、衝突は起こらず、フルデュプレックス動作が可能です。

物理媒体と代表的な速度

イーサネットは、さまざまなケーブル種別や光ファイバー上で動作するよう定義されており、複数の標準化された速度区分へと発展してきました。代表的なリンク速度には、次のようなものがあります。

• 10メガビット/秒（旧来の方式）
• 100メガビット/秒（Fast Ethernet）
• 1ギガビット/秒（Gigabit Ethernet）
• 10、25、40、100ギガビット以上の方式（現代のデータセンターで使用）

物理コネクタや配線は、デスクトップやオフィス接続で一般的なツイストペア銅線から、より長距離やより高い速度に対応するマルチモード光ファイバー、シングルモード光ファイバーまで幅広く使われます。

歴史と標準化

イーサネットは1970年代の研究プロジェクトとして始まり、その後 IEEE により 802.3 ファミリーとして標準化されました。1990年代以降は、世界的に最も普及した有線LAN技術となっています。標準は時間とともに拡張され、より高速な通信、改良された誤り処理、配線を通じた給電（Power over Ethernet）、ネットワークの分割と管理のための仕組みが追加されました。

実際の動作と派生

スイッチド・イーサネットでは、通常、各機器がスイッチのポートに接続され、スイッチはアドレス表を用いてフレームを宛先へ転送します。これにより不要な通信が減ります。フルデュプレックス動作では、2つの端点が同時に送受信できるため、衝突処理は不要です。ほかの派生や拡張には、仮想化、サービス品質、リンクアグリゲーション、さらに産業用途や音声・映像用途向けの時間感度ネットワーキングを支えるものがあります。

用途、利点、違い

イーサネットは、シンプルさ、拡張性、費用対効果の高さで評価されています。家庭のインターネット接続から大規模なデータセンター基盤まで、幅広い用途に対応します。無線技術（Wi‑Fi）と比べると、一般に有線イーサネットは遅延が小さく、持続的なスループットが高く、性能がより予測しやすい傾向があります。歴史的には、半導体や配線技術の進歩に伴って、より単純で低コスト、かつ高速な設計を提供したことで、Token Ring などの代替LAN技術に取って代わりました。

さらに読む

ローカルネットワークの入門については ローカルエリアネットワーク を参照してください。イーサネットの技術的発展と年表については イーサネットの歴史と標準 を参照してください。