入社前勉強②-1　TCP/IP、Ethernetフレーム、規格、ケーブル種類について

こんにちわ！SEINANです。今日はOSI参照モデルの続き、TCP/IP　4階層と、
ネットワークインタフェース層について勉強したことを記事にしたいと思います。なんかめっちゃ難しかったですが、何とか理解できたと思います！！
自分の中では内容が濃かったので、2回に分けたいと思います！！

TCP/IP　4階層

前回のOSI参照モデルは基本のようですが、最近主流になっているのはTCP/IPモデルのようです。4階層からなっています。

ずばりこんな感じです！！これに関しては簡単に上記の図を覚えることにしました。ここから先のほうが重要かと思うので...この中のネットワークインタフェース層に関して少し深く勉強しました。それをまとめたいと思います。

イーサネットフレーム

イーサネット(Ethernet)はOSI参照モデルのデータリンク層、そして、
TCP/IPのネットワークインタフェース層で主に使われているプロトコルです。この階層では、データのことをフレームといいます。
フレームとはつまり、データを細かく分割したもの。そのフレームに、
宛先MACアドレスと送信元MACアドレスをつけたものを
イーサネットフレームといいます。
イーサネットフレームの構造はこのようになっています。

フレーム構造のフォーマットは2つあります。
IEEE（アイトリプルイー）は標準のルールを作った人たちの事で、
その中の802.3〇〇という部署が作ったフォーマットのようです。
DIXは　DIC、インテル、ゼロックスの3社が協力してフォーマットを作りました。1文字ずつ取って、DIXと呼ばれていますが、現在はこのフォーマットが主流となっており、EthernetⅡなどと呼ばれています。

プリアンブル
フレームは分割した分複数送られるので、どこからがフレームなのかわかるように前置き的な役割を持っています。全部で8オクテット(8バイト)で、最後の1オクテットの末尾2桁が11で終わるようになっています。この最後の1オクテットの事をSFDといいます。
例　01010101（1バイト）～途中省略～　01010101（7バイト）　01010111←これがSFD。ここから先がフレームですよって感じです！

※ちなみに、まだ2進数などは勉強していないので現段階ではとりあえずこうなんだ！といった感じで覚えています。後日勉強します。すみません。

宛先MACアドレス
フレームを受け取るホストのMACアドレスの事　全部で48ビットで、前半24ビットは、IEEEが管理している(OUIという)。後半は各メーカーで管理している。16進数で表記します。

送信元MACアドレス
フレームを送信するホストのMACアドレス。宛先MACと同じ48ビット。16進数で表記します。

タイプ
上位層のプロトコルを教えてくれる役割を持っています。ここが、16進数で、0Ｘ0800なら上位層のプロトコルはIP、0Ｘ0806ならARPというプロトコルなどがあります。（16進数の時は0Xとつきます）

長さ
フレームの長さを表します。(1500以下)1536以上になるとタイプとなる。

LLC
ネットワーク層との制御管理情報の事。

SNAP
IEEE802.3におけるネットワーク層のプロトコル情報の事。

※ここまでの情報がヘッダーになります。

データ
ここにパケットの情報やセグメントの情報が入る。
DIXなら46～1500、IEEEなら38～1492。

FCS(フレームチェックシークエンス)
ここはフレームが破損していないかチェックするための情報が入る。

IFG
フレームとフレームの送信間隔の事で96ビットを送る時間とされているが、明確な時間はない。

Ethernet規格

Ethernet自体がさらに規格がわかれている。いろいろな規格がある。
規格名には、命名規則がある。
通信速度　+　通信方式　+　ケーブル種類
例　1000base-T　という規格なら
通信速度が1000bps(Mが付けばメガ、Gが付けばギガ)
通信方式が　baseband方式　後述
ケーブル種類が　ツイストペアケーブル　後述　となる。
T以外だと、光ファイバーケーブルを使うことになる（例外もあり）

baseband方式とは
baseband方式とは　デジタル信号の　0，1と直接伝送路に流す方式　
他にブロードバンド方式がある　今は割愛（初学者には難しいようなので）

ケーブルの種類

ツイストペアケーブルと光ファイバーケーブルがある。

ツイストペアケーブル
ノイズ対策されているものをSTPといい、されていないものをUTPという。
一般的にはUTPの事をLANケーブルと指すことが多い。
ストレートケーブルとクロスケーブルが存在する。ケーブル両端のコネクタの配線が左右対称ならストレートケーブル、非対称ならクロスケーブルとなる。

上の図はストレートケーブル。左右で色の順番が変わればクロスケーブルとなる。(本来は色も本数も違います。)コネクタは接続口の事！主にRJ-45というコネクタを使っているようです。
ネットワーク機器のポートには、MDIとMDI-Xという種類があり、その種類によってストレートかクロスかを使い分ける必要があった。
MDIとMDI-Xの機器はストレートケーブル。
MDI同士、MDI-X同士はクロスケーブルを使用する。しかし最近の機器は、
自動で切り替えて対応することができるので、基本的にはストレートケーブルを使えば問題はない。クロスケーブルは需要がなくなってきている！
また、ツイストペアケーブルは品質の違いなどからカテゴリー分けされている。

光ファイバーケーブル
光通信を行うのに必要なケーブル。SM（シングルモードファイバー）とMM（マルチモードファイバー）に分かれている。これはケーブルの内部の構造が違っていて、SMなら長距離の光通信向き、MMなら短距離の光通信向きとなっている。主なコネクタはSCとLCがあり(SCのほうが大きい)、機器によって使い分ける必要がある。

まとめ

TCP/IPは4階層でその中の最下層、ネットワークインタフェース層の主なプロトコルはEthernetです。その階層、Ethernetではフレームという呼び名のデータを使って通信します。それがイーサネットフレームで、フォーマットが2つあり、DIXというフォーマットが主流となっています。EthernetⅡと呼ばれていて、フレームにMACアドレスを付けて通信しています。

Ethernetでもさらに規格が分かれており規格名には規則があります。
通信速度+通信方式+ケーブル種類。

ケーブルの種類も複数あり、ツイストペアケーブルのノイズ対策なしのUTPが一般的にLANケーブルと呼ばれています。ツイストペアケーブルはストレートケーブルとクロスケーブルがありますが、今はストレートケーブルを使えば問題はありません。光通信をするときは光ファイバーケーブルを使います。SM、MMがわかれていますが、通信距離の長さで使い分けます。

それぞれのケーブルにも主流のコネクタがあります。

今日はこのくらいにしておきます。もし、間違っていたらご指摘いただけると幸いです。
次回は後半、通信の種類や各機器についてまとめたいと思います。個人的にはここからが難しかった！！でも頑張ります！お疲れさまでした。