イーサネット(Ethernet)のしくみ(1) -イーサネットの規格-


イーサネットは今や一般のクライアントPCに搭載されていないものは無いほどポピュラーな技術になりました。
最近ではLAN以外にも広域イーサネットのようなWANでも使用されてきています。

ネットワーク技術を語る上でイーサネットは避けては通れない技術です。

ここではイーサネット技術について紹介していきます。

 

イーサネットの歴史

イーサネットを理解するために、その開発された背景について少し紹介します。

えっそんなの必要ないって?

まあそういわずに軽い気持ちで読んでみてください。

イーサネットの起源はハワイ大学で開発されたAloha-NETが起源といわれています。
ただこのAloha-NETは島と島とを無線で結ぶパケットネットワークとして開発されたネットワークで現在のイーサネットとは少しかけ離れていた。

その後このAloha-NETプロジェクトに参加していたメカトーフ博士がこの経験を生かしXerox(ゼロックス)社にてXeroxのコンピュータ”Alto”同士を繋ぐための技術としてALTO-Alohaが開発された。
このALTO-Alohaの技術を他のコンピュータにも対応させるようにしたのがイーサネットの起源です。
このころの通信速度は2.94Mbps程度だったようです。

その後、Xeroxの他にIntelとDECが参加した共同プロジェクトへと発展。
1979年には3社の頭文字をとったDIX仕様と呼ばれる、10Mbpsの規格(DIX-Ethernet 1.0)が策定されました。
3社はこのDIX-EthernetをIEEEに提出し1983年に最初の802.3規格が制定されました。

元々イーサネットという表現は10Mbpsタイプの規格名称だったが、現在は100Mbpsや1000Mbpsのものまでさまざまなバリーエーションが用意されており、それをすべて含んだ総称としての意味合いが強まっているようです。

 

イーサネット:802.3規格

現在802.3規格はさまざまなバリエーションがあります。

以下に主な802.3規格を列挙します。

○802.3 : 10Base5 (1985年)
10mm径の同軸ケーブルを利用し、最大伝送速度は10Mbps。
最大伝送距離は500m。
イーサネットの原点

○802.3a : 10Base2 (1988年)
5mm径同軸ケーブルを利用し、最大伝送速度は10Mbps。
最大伝送距離は185m。

○802.3b : 10Broad36 (1985年)
ブロードバンド伝送方式の規定。
最大伝送距離3.6Km。現在はあまり使用されていない。

○802.3c : 10Mbpsリピータ (1985年)
10Mbps Ethernetのリピータ仕様の改良。

○802.3d : FOIRL (1987年)
10Mbps光ファイバを使用し、リピータ間を接続する仕様。
最大伝送距離1Km。現在はあまり使用されていない。

○802.3e : 1Base5 (1987年)
電話回線を利用する1Mbpsの仕様。最大伝送距離は250m。

○802.3h : 10Mbps DTE (1990年)

○802.3i : 10Base-T (1990年)
現在主流のUTPケーブルを利用するし、最大伝送速度は10Mbps。最大伝送距離は100m。
現在最もポピュラーなイーサネット。

○802.3j : 10Base-FP, 10Base-FB, 10Base-FL (1993年)
10Base-FL リピータ間接続。最大伝送距離1Km。
10Base-FB バックボーン向け。最大伝送距離2Km。
10Base-FP 端末間接続。最大伝送距離2Km。

○802.3k : 10Mbps リピータ管理 (1992年)

○802.3l : 10Base-T MAU(Medium Attachment Unit) (1992年)

○802.3m : Second Maintenance (1995年)
802.3規格の改訂部分を記載。

○802.3n : Third Maintenance (1995年)
802.3規格の改訂部分を記載。

○802.3p : 10Base-T MAU(Medium Attachment Unit)の管理。(1993年)

○802.3q : GDMOフォーマットの開発ガイドライン(1993年)

○802.3r : 10Base-5 MAU(Medium Attachment Unit) (1997年)

○802.3s : Fourth Maintenance (1995年)
802.3規格の改訂部分を記載。

○802.3u : 100Base-T (1995年)
現在イーサネットで主流の100Mbpsの仕様。
100Base-Tx, 100Base-T4:UTPケーブル使用で最大伝送距離は100m。
100Base-Fx :光ファイバ使用で最大伝送距離は20Km。

○802.3x : 100Base-T2 (1997年)
full-duplexで通信する仕様。

○802.3z : 1000Base-X (1998年)
Gigabit Ethernet規格
1000Base-CX 同軸ケーブルを使用。最大伝送距離25m
1000Base-LX 光ファイバを使用。最大伝送距離5Km
1000Base-SX 光ファイバ使用。最大伝送距離550m

○802.3aa : Fifth Maintenance (1998年)
802.3規格の改訂部分を記載。

○802.3ab : 1000Base-T (1998年)
Gigabit Ethernet規格
UTPを利用した1Gbps。最大伝送距離100m

○802.3ac : VLANタグ (Virtual Bridged Local Area Network) (1998年)
VLANタグを利用するためのMACフレーム拡張規格。

○802.3ad : Link Aggregation (2002年)
複数の物理的な回線を論理的にまとめて使用する規格

○802.3ae : 10Gbpsイーサネット (2002年)
10Gigabit Ethernet規格
光ファイバを利用した10Gbps。

○802.3af : Power over Ethernet (2003年)
UTPケーブルを使用し電源を供給する仕様。対象は10Base-T, 100Base-Tx, 1000Base-T 。

○802.3ah : Ethernet in the First Mile
イーサネットをWANのアクセス回線として使用する規格。
光ファイバを使った1Gbpsとメタル回線の10Mbps仕様がある。

○802.3aj : Seventh Maintenance (2003年)
802.3規格の改訂部分を記載。

○802.3ak : 10GBase-CX4 (2004年)
CX4(4対の2芯銅線)と呼ばれる同軸ケーブルを使用した10Gbpsイーサネットの規格。
最大伝送距離15m

イーサネットに規格ごとの仕様は以下の通りです。

イーサネット規格名 IEEE仕様 伝送速度 ケーブル長 媒体
1Base5 802.3e 1Mbps 250m UTP(2対)
10Base2 (Thin Ethernet) 802.3a 10Mbps 185m 50Ω同軸(5mm径)
10Base5 (Thick Ethernet) 802.3 500m 50Ω同軸(10mm径)
10Base-T (Twisted Pair Ethernet) 802.3i 100m UTP(2対CAT3)
10Base-F 10Base-FP 802.3j 1000m 850nm MMF
10Base-FB 2000m
10Base-FL
10BROAD36 802.3b 3600m 75Ω同軸
100Base-T
(Fast Ethernet)
100Base-X 100Base-FX 802.3u 100Mbps 2000m 1300nm MMF
100Base-TX 100m UTP(2対CAT5)
100Base-T4 UTP(4対CAT3)
100Base-T2 802.3x UTP(2対CAT3)
1000Base-X
(Gigabit Ethernet)
1000Base-X 1000Base-LX 802.3z 1Gbps 550m 1300nm MMF
5000m 1300nm SMF
1000Base-SX 550m 850nm MMF
1000Base-CX 25m 同軸(2芯平衡)
1000Base-T 802.3ab 100m UTP(4対CAT5)
10GBase-X 10GBase-TX4 802.3ae 10Gbps 300m 1310nm MMF
10000m 1310nm SMF
10GBase-R 10GBase-SR 65m 850nm MMF
10GBase-LR 10000m 1310nm SMF
10GBase-ER 40000m 1550nm SMF
10GBase-W 10GBase-SW 65m 850nm MMF
10GBase-LW 10000m 1310nm SMF
10GBase-EW 40000m 1550nm SMF
10GBase-LW4 10000m 1310nm SMF

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