イーサネットとは何ですか? 定義、種類、および用途

May 01, 2023

イーサネットは、デスクトップまたはラップトップをローカル エリア ネットワーク (LAN) に接続して、同軸ケーブルまたは光ファイバー ケーブルを介して高速にデータを送信するために必要なプロトコル、ポート、ケーブル、およびコンピュータ チップを含むネットワーク テクノロジとして定義されます。 この記事では、イーサネットの意味とその仕組み、およびその主な用途について説明します。

イーサネットは、デスクトップまたはラップトップをローカル エリア ネットワーク (LAN) に接続して、同軸ケーブルまたは光ファイバー ケーブルを介して高速にデータを送信するために必要なプロトコル、ポート、ケーブル、およびコンピュータ チップを含むネットワーク テクノロジです。

イーサネットは、1970 年代にゼロックスによって開発された、有線接続を介してネットワーク内のコンピューターを接続する通信テクノロジーです。 ローカル エリア ネットワーク (LAN) とワイド エリア ネットワーク (WAN) システム (WAN) を接続します。 LAN と WAN を使用すると、プリンタやラップトップなどの複数のデバイスが、建物、住居、さらには小規模なコミュニティ全体に接続される場合があります。

スイッチ、ルーター、PC などの複数のデバイスの接続を容易にする簡単なユーザー インターフェイスを提供します。 ルーターといくつかのイーサネット接続を使用して、接続されているすべてのデバイス間でユーザーが通信できるローカル エリア ネットワーク (LAN) を構築できます。 これは、ラップトップにはイーサネット コネクタがあり、そこにケーブルが差し込まれ、もう一方の端がルーターに接続されているためです。

ほとんどのイーサネット デバイスは、イーサネット接続および低速で動作するデバイスと互換性があります。 ただし、接続速度は最も弱いコンポーネントによって決まります。

多くの場所でワイヤレス ネットワークがイーサネットに取って代わりましたが、有線ネットワークでは後者の方が引き続き普及しています。 有線ネットワークは、無線ネットワークよりも信頼性が高く、干渉の影響を受けにくいです。 これが、多くの企業や組織がイーサネットを採用し続ける主な理由です。

イーサネットは 1998 年に誕生 25 周年を迎えました。 その時までに、技術の進歩に応じて何度か改訂が加えられていました。 イーサネットは、その機能が拡張および進化するにつれて継続的に再設計されています。 現在、これは世界中で最も広く使用されているネットワーク テクノロジの 1 つです。

イーサネットは、1970 年代初頭に、デビッド ボッグスとロバート メトカーフを含むグループによってゼロックス パロ アルト研究センター (PARC) で作成されました。 1983 年に、電気電子学会 (IEEE) が標準として承認しました。

Metcalfe は 1973 年に Xerox PARC のために書いた文書の中で Ethernet のアイデアを発展させ、これが Ethernet 開発の始まりとなりました。 Metcalfe は、1968 年にハワイ大学で始まった初期のネットワーキング イニシアチブである Aloha システムに基づいてイーサネットを構築しました。 Metcalfe は 1973 年に、このテクノロジーが当初の名称である Alto Aloha Network を超えていると判断し、Ethernet とブランド名を変更しました。

メトカーフ氏とボッグス氏は、ゼロックス社の同僚、チャールズ・タッカー氏、バトラー・ランプソン氏とともに、4 年後にイーサネット テクノロジーの商標登録に成功しました。

1980 年、ゼロックスはデジタル イクイップメント コーポレーションおよびインテルと協力して、最初の 10 Mbps イーサネット規格を作成しました。 そしてその一方で、IEEE ローカルおよびメトロポリタン エリア ネットワーク (LAN/MAN) 標準委員会は、同等のオープン標準の作成に着手しました。 LAN/MAN 委員会は、802.3 という名称のイーサネット小委員会を設立しました。 IEEE は 1983 年にシック イーサネット用の最初の 802.3 標準を採用し、1985 年に正式に発行されました。

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イーサネット プロトコルは、IEEE 802.3 標準の基礎となるスター トポロジまたはリニア バスを採用しています。 OSI ネットワーク構造では、このプロトコルは物理層とデータリンク層、つまり最初の 2 つのレベルの両方で機能します。 イーサネットは、データ接続層を論理リンク制御層と媒体アクセス制御 (MAC) 層の 2 つの異なる層に分割します。

ネットワーク システムのデータ接続層は、主に、あるノードから別のノードへのデータ パケットの送信に関係します。 イーサネットは、CSMA/CD (キャリア センス多重アクセス/衝突検出) として知られるアクセス メカニズムを採用し、各コンピュータがネットワーク経由でデータを配信する前に接続をリッスンできるようにします。

イーサネットは、パケットとフレームという 2 つのコンポーネントを使用してデータも送信します。 フレームには、送信されたデータ ペイロードに加えて以下が含まれます。

各フレームは、接続を確立し、フレームの開始点を識別するために、多くのバイトのデータで構成されるパケットにカプセル化されます。

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イーサネット接続には次のものが含まれます。

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イーサネット接続の主なタイプは次のとおりです。

イーサネット接続の種類

同軸ケーブルは、最小限の損失で高周波の電気信号を伝送します。 現在、イーサネット タイプ 10Base2 および 10Base5 が使用されています。 銅の導体は、多くの場合 PVC またはテフロンで構成される誘電絶縁体で囲まれています。 誘電絶縁体は編組導電性金属シールドで囲まれており、金属の電磁干渉と外部干渉を最小限に抑えます。 最後に、金属シールドは、シースと呼ばれる PVC またはその他の耐火性プラスチックの包装で覆われます。 10Mbpsはその最高伝送速度です。

このイーサネット タイプは、次のケーブル タイプのいずれかを使用するネットワークにさらに分類できます。

これらの接続には、PVC やテフロンなどの複数のクラッド材シートで包まれたガラスコアを備えた光ファイバーが使用されます。 データを光信号として送信するため、光ファイバーによる干渉の問題はありません。

光ファイバーは、ツイストペアや同軸ケーブルよりもはるかに長い距離にわたって信号を転送できます。 イーサネットの 10BaseF、100BaseFX、100BaseBX、100BaseSX、1000BaseFx、1000BaseSX、および 1000BaseBx のバリエーションを採用しています。 したがって、情報を高速に伝達することができる。 このイーサネット タイプは、次を使用してネットワークに細分化することもできます。

ツイストペアは、干渉やクロストークを防ぐために巻き付けられた 2 本の絶縁銅線で構成される銅線ケーブルです。 10BASE-T、100BASE-T、およびより最近に開発されたいくつかの追加のイーサネット バリアントを採用しています。 RJ-45プラグを使用します。 このイーサネット タイプには、次のバリエーションがあります。

100 Mbit/秒のデータ伝送が可能なイーサネット ネットワークです。 ツイストペアまたは光ファイバーケーブルを使用する場合があります。 (初期の 10 Mbit/s イーサネットは現在も導入および利用されていますが、特定のネットワーク ビデオ シナリオに必要な帯域幅が不足しています。)

ラップトップやネットワーク カメラなどのほとんどのネットワーク接続デバイスには、10 Mbit/s とファスト イーサネットの両方をサポートする 100BASE-TX/10BASE-T イーサネット インターフェイス (10/100 インターフェイスとも呼ばれます) が搭載されています。 Cat-5 ケーブルは、ファスト イーサネットを可能にするツイスト ペア ケーブルのタイプです。

ギガビット イーサネットは、ツイスト ペアまたは光ファイバー ケーブルに基づくこともあり、毎秒 1 ギガビット (1 Gbit/s) のデータ転送速度を提供し、人気が高まっています。 近い将来、ファスト イーサネットに取って代わる事実上の標準となることが予想されます。

Cat-5e は、ギガビット イーサネットを実現するツイスト ペア ケーブルの一種で、4 種類のツイスト ワイヤすべてを使用して高速データ速度を実現します。 ネットワークビデオシステムには Cat-5e ケーブル以上をお勧めします。 ほとんどのインターフェイスは 10 および 100 Mbit/s イーサネットと相互運用できるため、10/100/1000 インターフェイスと呼ばれることがよくあります。

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イーサネットの最新バージョンである 10 ギガビット イーサネットは、光ファイバーまたはツイスト ペア接続を介して 10 ギガビット/秒 (10,000 メガビット/秒) のデータ スループットを提供します。 光ファイバー接続上に構築された 10GBASE-LX4、10GBASE-ER、または 10GBASE-SR は、最大 10,000 メートル (6.2 マイル) の距離に到達できます。 ツイスト ペア オプションには、優れた品質のケーブル (Cat-6a または Cat-7) が必要です。 イーサネット 10 Gbit/s は、主に、かなりのデータ速度を必要とするハイエンド運用のバックボーン ネットワークに利用されます。

このネットワーク構成にはハブまたはスイッチが含まれます。 さらに、ツイストペアケーブルではなく、標準のネットワークケーブルが使用されます。 ネットワーク スイッチの主な役割は、同じネットワーク上のあるデバイスから別のデバイスに情報/データを転送することです。 その結果、同じ環境内の他のネットワーク ハードウェアに損害を与えることなくデータが 1 つのマシンから別のマシンに転送されるため、ネットワーク スイッチはこの操作を効率的に完了します。

この形式のイーサネット ネットワークは、スイッチを中心としたスター トポロジを持ちます。 ネットワーク スイッチは、ゲートウェイに相当するフィルタリングおよびスイッチング プロセスを採用しており、これらの方法は長期間にわたって使用されてきました。

これは、最も一般的なタイプの有線 LAN または WAN 通信です。 モデムはイーサネット ケーブルに直接接続され、ケーブルの反対側の端はマシン (ラップトップまたはデスクトップ) にリンクされます。 このケーブルは少なくとも Cat5 以降である必要があります。 直接接続のため、速度もワイヤレス ネットワークよりもはるかに高速です。 実際、これは個人ユーザーにとってインターネット接続の優れた選択肢です。

これは、小規模企業ネットワークなど、複数のユーザーに対しても実現可能です。 1 ～ 15 台のデバイスが、最大 10 キロメートルの範囲にわたってこのようなネットワークに接続できます。 有線イーサネットは事実上消滅しましたが、無線ネットワークよりもはるかに高速かつ安全で、映画や音声などの大量のデータをロードして送信し、中断することなくライブ ストリーミングできるため、小規模なグループにとっては依然として有利です。

ワイヤレス ネットワークは高周波無線信号に依存しているため、ラップトップなどの受信デバイスをネットワークに接続するためのケーブルは必要ありません。 Wi-Fi としてよく知られるこの方法では、ケーブルの代わりに無線信号を使用してデータが転送されます。 したがって、有線ネットワークよりも適応性が高く、デバイスは一定の範囲内、またはルーターやモデムの周辺にあれば接続します。

モデムとルーターが存在する場合は、カテゴリー 5 (Cat5) またはカテゴリー 6 (Cat6) のイーサネット接続を介してモデムをルーターに接続する必要があります。 仮想的にリンクされているアイテムはルーターから信号を受信します。 このネットワークはセットアップが簡単ですが、Wi-Fi 信号の問題が発生する可能性があります。

SOHOとは、小さなオフィスまたはホームオフィスを指します。 これは最も単純なイーサネット LAN 構成です。 このLANの構築にはイーサネットLANスイッチが利用されます。 イーサネット LAN スイッチには複数のポートがあります。 イーサネット ケーブルは、エンドポイントまたはユーザー デバイスをこれらのポートの 1 つにリンクします。

現在、インターネット接続はあらゆるネットワークに不可欠なコンポーネントです。 この要件を利用するために、サプライヤーは現在、ルーターとイーサネット スイッチの両方として機能する統合ネットワーク接続を提供しています。 これらのデバイスには通常、4 ～ 8 個の LAN アクセス ポイントが含まれています。 さらに、特定のバリアントには無線 LAN エントリ (またはアクセス) ポイントがあります。

イーサネットは、今日のハイパーコネクテッドデジタル世界でほぼユビキタスなテクノロジーとなっています。 その理由は次のとおりです。

イーサネットの用途

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高速ワイヤレス接続の時代でも、特に Wi-Fi 6 の出現により、イーサネットは依然として重要です。 多くの地域では、これがインターネット アクセスに最適な方法であり、ほとんどの家庭ではルーターまたはハブにイーサネット接続が接続されています。 イーサネット スイッチの市場は、長年にわたって存在してきたにもかかわらず、成長を続けています。 企業にとって、イーサネットはネットワーク インフラストラクチャの重要な部分を形成します。 イーサネットの仕組みを理解することで、有線インターネット接続の能力を最適化できます。

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テクニカルライター