槻ノ木隆の「BBっとWORDS」

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■	その8「ファイアウォールとは」 [2004/09/06]
■	その7「NATとNAPTの違いとIPマスカレード」 [2004/08/30]
■	その6「VPNとVPNパススルーの仕組み」 [2004/08/23]
■	その5「無線LANの問題とWEP」 [2004/08/09]
■	その4「IEEE 802.11a/b/gって何を意味しているの？」 [2004/08/02]
■	その3「ダイナミックDNSって？」 [2004/07/26]
■	その2「グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス」 [2004/07/12]
■	その1「PPPoEって何だろう？」 [2004/07/05]

その13「イーサネットとは」

■ イーサネットとは

　もともとは、LANで利用される10Mbpsのネットワークの規格でした。しかしながら現在は、これを超える100Mbps/1000Mbps/10000MbpsのLAN規格も同様にイーサネットと呼ばれており、言ってみればLAN規格の総称と言っても良いかもしれません。

■ イーサネットの成立まで

　イーサネットの元を辿ってゆくと、大元は1968年から1972年にハワイ大学で開発されていたALOHAと呼ばれる無線システムに行き着きます。ALOHAは、複数の島々および船舶の上に設置されたシステム（当時はIBM360が利用されていました）を、相互に接続してデータ交換を行なうという目的のために開発されたネットワークで、単一の周波数を使い、相互接続を可能とするものでした。

　当初は4,800bps、その後は9,600bpsまで速度を上げてデータ交換を可能にしたわけですが、「同一の周波数」ということは当然ながら同時に複数のシステムが送信しようとして干渉することが起こり得るわけで、ここでの経験が後にCSMA/CDという方式の確立に大きく役立ったといわれています。

　さて、直接的なイーサネットは1972年からXeroxのPARC（Palo Alto Research Center）で初めて開発されました。当時の目的は、PARCで開発されていたALTOと呼ばれる初のGUI式ワークステーションと、同じくEARSと呼ばれていたレーザープリンタを接続することで、ここではALOHAで利用されたネットワークシステムをベースとしたものになりました。

　2.94Mbpsの転送速度を持つこのネットワーク、当初はALTO ALOHAの名前で呼ばれていましたが、後にイーサネットという名前に変更されました。ちなみにこの名前は、かつて電磁波の伝達媒体となると考えられていた仮想的な物質のEther（エーテル）にちなんだものだそうです。

　このイーサネットはその後、DEC（現HP）とIntel、Xeroxの3社により、製品化が進められました。この製品版の仕様は「DIX」（DEC、Intel、Xeroxの頭文字を取ったもの）と呼ばれ、最初のDIX 1.0では当初20Mbpsを想定していたものの、最終的に10Mbpsのネットワークとして1980年秋に公開され、さらに1982年にはDIX 2.0が公開されます。

　さてIEEEはというと、このDIX 1.0をベースにProject 802と呼ばれるネットワークの標準化作業を1981年6月に開始し、最終的に1983年に802.3と呼ばれるドラフト標準が完成、最終的に「IEEE 10BASE-5」として標準化が完了しました。この10BASE-5は、DIX 2.0と若干異なる部分はあるものの、ほぼ同じものと考えて差し支えありません。そういうわけで、正式名称は10BASE-5となるのですが、イーサネットという言葉がすでに普及していたために、イーサネット＝10BASE-5として認識されるようになったわけです。

■ 10BASE-5と10BASE-2

　さて、制定されたイーサネットこと10BASE-5の構造は、図1の通りです。「最大伝達長2.5km」という記述をときどき目にしますが、これは10BASE-5のスペック上、途中にリピータと呼ばれる装置を介することで、複数の10BASE-5セグメントを接続できることに関係があります。このリピータは、10BASE-5の場合で4台まで接続を許されているので、最長距離は5セグメント×500m＝2.5kmになるというわけです（図2）。

図1：10BASE-5の模式図

図2：リピータを使った延長

　ちなみに10BASE-5の由来は、最初の“10”は伝送距離の10Mbpsを、“BASE”は通信方式にベースバンド伝送方式を使っていることを、最後の“5”は1セグメントの最大長が500mであることをそれぞれ意味しています。

　この10BASE-5式のイーサネットは、利用者にとって非常に便利ということで広く普及しましたが、その反面で設置をする側には使いにくいものでもありました。10BASE-5で利用する中央のケーブルは、直径が10mmの非常に太いケーブルで、曲げることも可能ですが半径30～40cm以下の弧にはならないというものでした。

　これは、巨大なマシンルームで利用する分には差し支えないのですが、オフィスなどでさまざまなものを避けながら配線しようとすると非常に難しく、トランシーバの取り付けにあたっては専用工具（その形状からバナナなんて呼ばれていました）を使って、被覆とシールドに穴をあけ、プローブと呼ばれる針を刺して上から（クランプの要領で）固定するといった仕組みで、増設のたびに一苦労したものです。

　また、500mという距離は大きな工場や建物間の接続には良いのですが、オフィス内で使う分にはもてあましてしまいます。そこで新たに登場したのが「10BASE-2」です（図3）。この10BASE-2は、大まかな構造こそ変わりません。しかし、例えばケーブルには5mm径のRG-58という細い同軸ケーブルを利用し、コネクタもBNCコネクタという、無線などで広く利用されている簡単なものを採用しました。

　これにより、これまではトランシーバとしてケーブル側に置いていた部分をインターフェイスカード上に置くことが可能になり、結果として配線が非常にすっきりしたものになりました。加えて、配線処理も容易になり、その一方で利用者の使い勝手は一切変わらないということで、従来の10BASE-5を駆逐する勢いで普及したわけです。

図3：10BASE-2の模式図

　しかしながら、デメリットもあり、1セグメントの最大長が185mに制限され、ノードの数も最大30までとなります。ただし、これが問題になるのは全体のうちでごくわずかなケースで、結果として10BASE-2が大幅に普及することになりました。この10BASE-5と10BASE-2は、物理的にも電気的にもオリジナルのイーサネットに近いものです。

■ 10BASE-T以降

　さて、問題は10BASE-T以降です。従来の同軸ケーブルに変わって4対の撚り対線（UTP）を使い、各ノードとハブが1対1で繋がるという構図（図4）は、一見イーサネットと異なるように見えます。

　ところが当初利用されていたハブは、シェアードハブと呼ばれるもので図5のように内部的には従来のイーサネットのままでした。構造的には10BASE-2に戻ったようなもので、トランシーバケーブルがUTPケーブルに変わっただけといっても差し支えありません。

　従って、この時点では10BASE-Tもイーサネットの一種です。ところがその後、図6のようなスイッチングハブが登場しました。ここで利用されている「スイッチ」とは、電話局の交換機で使われているようなメカニズムです。

図4～6：ハブの変遷

　イーサネットで利用されるCSMA/CDというメカニズムは、そこに流れているパケットを全てのノードが受け取ることができてしまうものですが、「スイッチ」ではこうしたことは発生しません。この結果、同じ10BASE-Tを利用する場合でも、スイッチングハブを介す場合は厳密にはイーサネットとは呼べなくなっています。

　ただ、スイッチングハブは極めて巧妙に作られており、シェアードハブ（元々のイーサネット）にあったコリジョン（信号衝突）信号を、必要に応じてちゃんとノードに返すようになっており、この結果ノードから見ると先に繋がっているのがシェアードハブかスイッチングハブかは判断できません。

　こうしたこともあり、「先がスイッチングハブの場合もイーサネットと呼んでしまえ」という暗黙の了解がいつのまにかできてしまいました。その後、10BASE-Tの技術をベースに100Mbpsを可能にした100BASE-TXや、これをさらに拡張した1000BASE-Tなども、全てイーサネットの一部と捉えられています。

　100BASE-TXはファーストイーサネット、1000BASE-TはGbE（ギガビットイーサネット）と呼ばれており、最近は10000BASE-Tが10GbE（10ギガビットイーサネット）という略称になることが決まるなど、全てがイーサネットの延長にあると認識されています。

　また一般的な名称ではありませんが、100BASE-FXを初めとする、光ケーブルを使った場合の配線も「光イーサネット」という名前で呼ばれるケースがあり、もはやイーサネットは必ずしもメディアが電線である必要がなくなってしまいました。こうなると、共通項はパケットの構造くらいしか残っていないのですが、これすらもスピードの向上に応じて適時拡張されており、最初のイーサネットと厳密に同じとは言えなくなっています。

　つまり、イーサネットについては「オリジナルのイーサネットから派生したネットワークの総称」として理解すれば良いでしょう。

びび（右）：
ブロードバンド用語を習得すべく、日々学習中の小学生。何とか自力で学ぼうとはしているが、結局はワーズに助け船をだしてもらっている。

ワーズ（左）：
言葉がキツくなるときもあるが、基本的には面倒見の良いお姉さんタイプ。びびとは家も近いこともあり、昔から何かと世話を焼いている。びびからは「ワーズさん」と呼ばれ、慕われている。

2004/10/25 11:06

槻ノ木隆
　国内某メーカーのネットワーク関係「エンジニア」から「元エンジニア」に限りなく近いところに流れてきてしまった。ここ２年ほどは、企画とか教育、営業に近いことばかりやっており、まもなく肩書きは「退役エンジニア」になると思われる。（イラスト：Mikebow）

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