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。
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