社会基盤「the Internet」第13話

シ ン プル な 仕 組 み こそ が イー サネット 普 及 の 原 動 力
text：砂原 秀樹

0と1は信号の変化で表現する

い所へ変化する場合を「0」、低い所から高電位から一番低い電位に変化させておき、前回よりネットワークインターフェイスのい所へ変化する場合を「1」としている。ノ100ナノ秒経ったところで、低い電位から代表例としてイーサネットを取り上げ、そイズである小さな変化を取り除き、大きな高い電位に変化させることで「11」と1が連のアクセス方式 CDMA/CDと利用される変化だけを取り出すことで本当の情報だけ続する情報を送るようにしている。

通信メディアについて述べた。今回は、イを読み取ることができるのである。

なお、通信メディア中を流れる信号は図ーサネットにおける「0/1 の表現」
「宛て先

ところで、このように「0/1」を表現すると1に示したとおりの信号が流れている。この指定方法」「データの形式」について見

000や111など同じ値が続く場合、どのよのような信号形式（正確には変調方式）をうにするのであろう。最初の値が「1」の場

ベースバンド変調と呼び、10Base-5など通信システムで重要なことは、情報が正合、一番電位の低いところから一番高い所のBaseの部分はベースバンド変調を用いしく相手に届くことである。そのため「0」に変化してしまうので、そのあと「1」を表ていることを意味している。と「1」という情報をはっきりと区別できる

現するためには、いったん一番低い電位に仕組みが必要となる。特に、ネットワーク戻さなければならない。しかし、一番高いで用いられる電気信号や光信号は遠くへ

電位から一番低い電位に変化する動作はイーサネットでデータを送る際には図B行くほど弱くなり、外乱つまりノイズの中に「0」であるはずので、「11」と送ろうとしてのような形式で送る。これをイーサネットていくことにしよう。

宛て先は48bitのアドレスで指定する埋もれやすくなる。そうした中でも正しくも「101」となってしまうように思われる。さフレームと呼ぶ。最初のPreambleはフレ「0」と「1」を認識できる仕組みが必要となて、ここで重要となってくるのが10Mbpsとームの一部ではなくフレームが始まる前のってくるのである。

い う デ ー タを 送 る ス ピ ード で あ る 。

準備信号で、「10」の繰り返しである（64bit10Mbpsのイーサネットでは、「0」と「1」

10Mbpsということは、100 ナノ秒ごとに分なので 32 回繰り返される）。
「10」が繰を表現するのにマンチェスターエンコーデ1bit ずつ送られてくるということを意味すり返されることで、前述の100ナノ秒ごとィングという形式を用いている（図A参照）。

る。そのためある情報を受け取ってから次にデータを表す変化が繰り返されることとこれは、信号の電位（電圧）の高い低いでの情報を受け取るまで100ナノ秒の間隔になり、受信側で送信側に歩調を合わせる「0/1」を表現するのではなく、信号の変化なるというルールを使うのである。つまり、信号として用いられるのである。

によって「0/1」を表現する形式である。つ

「1」を送ってから、100 ナノ秒になる前に続いて受信側の識別子（DEST）、発信まり、信号の電位が一番高い所から一番低（通常50ナノ秒あたり）いったん一番高い側の識別子（SRC）が続く。イーサネットで

図A マンチェスターエンコーディング
100ns間隔＝10Mbps

信号一定間隔で信号強度の変化によって0と1を表す。信号が低→高で「1」、高→低で「0」となる。信号が大きく変化する部分を利用するため、ノイズ（小さな変化）に対する耐性が強い。

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インターネットの仕組み

は、各インターフェイスを区別するためデータは最大長以下の長さに分割する

48bit の識別子（イーサネットアドレス：次の「Type」はフレームに格納されたデMACアドレスとも呼ばれる）を用いている。

ータの内容を示すもので、通常はIPデー

前回もお話ししたとおり、イーサネットの特タグラムを示す「0x0800」である。続いて

徴の1つとして、特別な設定をすることなくデータが格納され、最後にフレームの内容単に接続するだけで利用し始めることがでが誤ってないことを確認するための情報できるという点がある。これは識別子についある CRC が続く。ここで重要なのは、格ても同様で、インターフェイスにはあらか納されるデータには最大長と最小長があじめ識別子が割り当てられており、変更することである。イーサネットはあるノードがることは原則としてできないようになってデータの送信を始めてしまうと、他のノーいる。

ドはデータの送信を行うことができなくな

しかし、当然同じ識別子を持つインターる。したがって、すべてのノードに公平なフェイスが同一のネットワークに接続され送信機会を与えるため、最大長が決められていては困ったことになってしまう。そのている。それ以上のデータを送りたい場合ため、製造段階で重複のないように識別には、新たなフレームを作り、公平に次の子が割り当てられるようになっている。イ

送信機会を待つのである。最小長は、どーサネットアドレスは、48bit のうち上位んな場合においても「衝突」を検出できる24bitを OUI（ Organizationally Uniqueようにするためのものである（通信メディIdentifier）と呼び、ネットワークインターフ

ア全体を信号が埋める最小の長さを定義

ェイス、またはそれが内蔵されている機器している）。の製造者にIEEEが割り当てることになっ前回と今回の話を見てわかるように、イている。そして、下位24bitを割り当てられーサネットは非常にシンプルな仕組みで動た組織が重なりがないように割り当てて作しており、かつ、接続するだけで通信をいくことで、すべてのイーサネットインター開始できるという取り扱いやすさも備わっフェイスに重なりがないようにイーサネッている。そのため、インターネットの中心

砂原 秀樹

トアドレスを割り当てることができるよう的なネットワークインターフェイスとして活奈良先端科学技術大学院大学情報科学センター教授。になっているのである。

躍するようになったのである。

WIDEプロジェクトボードメンバー。インターネッ
トカーの研究を中心にモバイル／ユビキタスインターネットの研究に従事。

図B イーサネットフレーム

Preamble
Dest

Src

Data
Type

CRC

エラーチェック用
データ本体
データの内容、IPの場合は「0x0800」
自分のMACアドレス
相手のMACアドレス「10101010…10」（同調用

イーサネットフレームの構造は上図のようになり、データ部分のサイズによって全体の長さが変化する。ただし、データ部分は最大でも1500バイト（12000ビット）までという制限がある。

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