| OSI 参照モデル | TCP/IP モデル | TCP/IP プロトコル | 実装 |
|---|---|---|---|
| 物理層 | ネットワーク インターフェイス層 |
Ethernet(有線/IEEE 802.3) Wi-Fi(無線/IEEE 802.11) |
Device Driver NIC |
| データリンク層 | |||
| ネットワーク層 | インターネット層 | IP, ICMP, ARP, IPSec | OS |
| トランスポート層 | トランスポート層 | TCP, UDP | |
| セッション層 | アプリケーション層 | HTTP, DNS, DHCP, SSH, MIME, TLS |
アプリケーション プログラム |
| プレゼンテーション層 | |||
| アプリケーション層 |
ちなみに、無線 LAN の代表的な規格は Wi-Fi (IEEE 802.11) です。
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イーサネット (Ethernet)
イーサネットは、有線 LAN で使用するケーブルの規格を決めてます。
ケーブルの種類
イーサネット通信で使うケーブルには、次の３種類があります。
注) イーサネットケーブル (LAN ケーブル) と言えば、一般的にはツイストペアケーブルを指す
| 光ファイバーケーブル | ツイストペアケーブル | 同軸ケーブル | |
|---|---|---|---|
| 外見 |  |  |  |
| 中身 |  |  |  |
| 芯線 | 光ファイバー | 銅線 | 銅線 |
| 信号 | 光 | 電気 | 電気 |
| 利用例 | 光ケーブル | LAN ケーブル/電話線 | テレビケーブル |
| 主な利用シーン | 通信会社 <--> ONU | ONU <--> ルーター ルーター <--> PC ※ 通信会社 <--> モデム モデム<-->ルーター | 通信会社 <--> CATV |
| 現在の利用率 | 利用拡大中 | 現在主流 | 現在はほぼ使わない |
| 電磁ノイズ | 影響無し | 影響大: UTP ケーブル 影響小: STP ケーブル | 影響小 |
| 配線 | 難・曲げると割れ易い | 易・柔かい・曲げ易い | 難・曲げると痛み易い |
| 通信方式 (後述) | 全二重通信 | 全二重通信 | 半二重通信 |
※ルーター <--> PC/スマホは、現在では無線 LAN (Wi-Fi) を使うことが多い
通信会社 <--> モデムは電話線、モデム <--> ルーターは LAN ケーブルで繋ぎます。
イーサネット規格一覧
イーサネット通信で使うケーブルには、性能に応じて次のように名前が付けられてます。
初期の同軸は -C が無い、ツイストペアケーブルの種類は T/T1, 光ファイバーの種類は V/S/D/F/L/E/Z (距離が短い順)
「L」はリンク。「X」は8b/10b変換 or 4b/5b変換(100Mbpsの場合)。「R」はスクランブル処理。
| 光ファイバーケーブル | ツイストペアケーブル | 同軸ケーブル | |
|---|---|---|---|
| 10Mbps | 10BASE-FL | 10BASE-T (CAT3 相当※) | 10BASE2 10BASE5 |
| 100Mbps | 100BASE-FX | 100BASE-TX (CAT5 相当) | - |
| 1Gbps | 1000BASE-SX | 1000BASE-T (CAT5e 相当) | - |
| 10Gbps | 10GBASE-SR | 10G-BASE-T (CAT6/CAT6a 相当) | 10GBASE-CX4 |
| 40Gbps | 40GBASE-SR4 | 40GBASE-T (CAT8 相当) | 40GBASE-CR4 |
| 100Gbps | 100GBASE-SR10 | - | 100GBASE-CR10 |
ツイストペアケーブルの種類
ツイストペアケーブルには、主に次の２種類が存在します。
UTP ケーブルの種類
UTP ケーブルには、次の二種類が存在します。
- ストレートケーブル
- クロスケーブル
UTP ケーブルが２種類ある理由は、有線のネットワークインターフェイスに関係します。
ネットワークインターフェイス
主なネットワークインターフェイスは、以下のとおりです。
有線の場合は、NIC (Network Interface Card) と呼ばれるケーブルの差し込み口のことです。
MDX と MDI-X
NIC は、内部の構造によって MDI と MDI-X の 2種類が存在します。
要は送信機 (Tx) と受信機 (Rx) が逆になってます。
MDI と MDI-X によって、UTP ケーブルのストレートケーブルとクロスケーブルを使い分けます。
MDI 同士や、MDI-X 同士は繋げません。これは送信機 (Tx) 同士を繋いでしまうためです。
送信機 (Tx) 同士の接続を防ぐために、MDI-X は送信機と受信機が逆になっています。
以下のように配線がクロスになっているので、送信機 (Tx) と受信機 (Rx) を繋ぐことができます。
なお、現在では Auto-MDI/MDI-X で自動的に切り替わるので、どちらのケーブルでも使えます。
コリジョン
データの送受信を同時に行う場合、コリジョンが発生するので通信できなくなります。
コリジョンの回避方法 (CSMA/CD)
なお、コリジョンが発生するか否かは、以下のように通信方式で決定します。
- 半二重通信：コリジョンが発生する
- 全二重通信：コリジョンが発生しない
同軸ケーブルは半二重通信であり、送受信を同時にするとコリジョンが発生して通信できません。
半二重通信は不便なので、現在は全二重通信が普及しています。
ツイストペアケーブルは全二重通信であり、送受信を同時にしてもコリジョンが発生しません。
(送信と受信で別の経路を使うので、信号がぶつからない)
物理層のネットワーク機器
イーサネットの物理層で利用するネットワーク機器は以下の２つです。
- リピーター
- リピーターハブ
必ず全てのポートに転送するので、他人宛のデータを受け取ると、破棄します。
関連記事
OSI 参照モデルの「L1/物理層」に関する説明は以上となります。
| OSI 参照モデル | TCP/IP モデル | TCP/IP プロトコル | 実装 |
|---|---|---|---|
| 物理層 | ネットワーク インターフェイス層 |
Ethernet(有線/IEEE 802.3) Wi-Fi(無線/IEEE 802.11) |
Device Driver NIC |
| データリンク層 | |||
| ネットワーク層 | インターネット層 | IP, ICMP, ARP, IPSec | OS |
| トランスポート層 | トランスポート層 | TCP, UDP | |
| セッション層 | アプリケーション層 | HTTP, DNS, DHCP, SSH, MIME, TLS |
アプリケーション プログラム |
| プレゼンテーション層 | |||
| アプリケーション層 |
参考記事
