• XEROX, DEC(Hewlett-Packerd), Intel が1980年に共同開発したバス型LANの標準規格。
  • A family of wired computer networking technologies
  • Commonly used in LAN, MAN and WAN
  • Standardized in IEEE802.3
  • Largely replaced Token Ring, FDDI and ARCNET.
  • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
  • LAN通信では、 Ethernet と TCP/IP の組み合わせが一般的。
    • Ethernet が主に物理規格を決め、 TCP/IP が通信内容を決めている。
  • イーサネットアドレスはハードウェアによって割り当てられるため、アドレスを知っていても、そのアドレスがネットワーク上のどこにあるかを直接示せない。
    • スイッチドイーサネット: スイッチはネットワーク上の個々のイーサネットアドレスごとに転送テーブルレコードを管理する。
      • 最大10,000〜100,000ノードのネットワークで非常にうまく機能します。
      • それ以上のサイズだと、転送テーブルの管理が大変になります。

Frame

Name Size Description Note
プリアンブル 7 byte   チップが生成
フレーム開始識別 1 byte 10101011 チップが生成
宛先イーサネットアドレス 6 byte イーサネットMACアドレス  
送信元イーサネットアドレス 6 byte イーサネットMACアドレス  
データの長さ・タイプ 2 byte    
データ 46-1500 byte    
フレームチェックシーケンス 4 byte CRC32 宛先イーサネットアドレス, 送信元イーサネットアドレス, データの長さ・タイプ, データ から計算される
  • プリアンブルとフレーム開始位置は、物理層のへっダ。
  • イーサネットのヘッダとトレーラは合わせて 18 バイト (= 6 + 6 + 2 + 4)

Ethernet Topology

  • Bus
  • Star
  • Ring

Bandwidth

帯域幅は、 当初は 10 Mbps でスタートした。 その後改良が繰り返されて、 10 Gbps の規格も生まれている。

Name IEEE Speed Media Type Max Distance
Ethernet 802.3 10 Mbps 10Base-T 100 m
Fast Ethernet / 100Base-T 802.3u 100 Mbps 100Base-TX
100Base-FX		 100 m
2000 m
Gigabit Ethernet / GigE 802.3z 1000 Mbps 1000Base-T
1000Base-SX
1000Base-LX		 100 m
275/550 m
550/5000 m
10 Gigabit Ethernet 802.3ae 10 Gbps 10GBase-SR
10GBase-LX4
10GBase-LR/ER
10GBase-SW/LW/EW		 300 m
300m MMF/ 10km SMF
10km/40km
300m/10km/40km

Reference

  • https://www.lantronix.com/resources/networking-tutorials/ethernet-tutorial-networking-basics/

Format 企画

Name Cable Bandwidth Max Length
10BASE-5 thick coax 10 Mbps 500 m
10BASE-2 thin coax 10 Mbps 185 m
10BASE-T UTP 10 Mbps 100 m
100BASE-TX UTP 100 MBps  

encoding

Name Encoding
10BASE-T マンチェスタ符号
100BASE-TX MLT-3 + NRZI + 4B5B
1000BASE-T 8B/1Q4 + 4D-PAM5

Collision

CSMA/CD

  1. 送信の前に、データ通信が止まるまで待つ
  2. データ送信のときに、 collision が起きるのを監視する。 もし collision が起きたら送信を止める。
  3. collision が発生した場合, 待機して再送する。

待機して送信する際のアルゴリズムは exponential backoff algorithm と呼ばれます。

Exponential backoff algorithm

  1. 送信する前に聞く（「キャリア検出」）
  2. 回線がビジーの場合は、送信者が停止するのを待ってから、さらに9.6マイクロ秒（96ビット）待ちます。この結果の1つは、パケット間に常に96ビットのギャップがあるため、パケットが一緒に実行されないことです。
  3. 衝突を同時に監視しながら送信する
  4. 衝突が発生した場合は、ジャム信号を送信し、次のようにバックオフ時間を選択します。
    1. N回目の送信についてに
      • 1 <= N <= 10（N = 0は最初の試行を表します）、 0 <= k < 2Nでランダムにkを選択します。 kスロット時間（kx51.2µsec）待ちます。
      • 11 <= N <= 15の場合、0 <= k < 1024（= 2^10）でランダムにkを選択します。
    2. 次に、回線がアイドル状態であるかどうかを確認し、必要に応じて他の誰かが終了するのを待ってから、手順3を再試行します。
  5. N = 16（16回の送信試行）に達した場合は、あきらめます。

ネットワーク標準

IEEE 802 がネットワークの標準。

802.3 イーサネット 802.11 Wi-Fi 802.16 WiMAX

継続的な流れ

799 変圧器PCBの取り扱いと廃棄 800 DC航空機回転機 803 発電所などでの一意の識別のための推奨プラクティス。