Ethernetとは？仕組みから最新規格まで徹底解説！
1. はじめに
Ethernet（イーサネット）は、コンピュータネットワークで広く使用されている通信規格です。
企業のLAN（ローカルエリアネットワーク）から家庭用ネットワーク、データセンターまで、有線ネットワークの基本技術 として不可欠な存在となっています。
本記事では、Ethernetの基本概念、仕組み、最新の規格や技術動向について詳しく解説 します。
2. Ethernetの基本概念
2.1. Ethernetとは？
Ethernetは、IEEE 802.3 によって標準化された有線ネットワーク技術で、
パケット交換方式 を利用してデータを送受信する通信プロトコルの一つです。
✅ 特徴
- 有線ネットワークの標準規格（ほとんどのLANで使用）
- パケットベースのデータ通信（データを小さな単位に分割して転送）
- 高速・安定した通信（Wi-Fiと比較して低遅延・高信頼性）
3. Ethernetの仕組み
Ethernetの通信は、以下の方式でデータを送受信します。
3.1. フレーム構造
Ethernetは、データをフレーム（パケット） に分割し、宛先MACアドレスと送信元MACアドレスを付与して送信します。
Ethernetフレームの構成
| 項目 | 説明 | サイズ |
|---|---|---|
| 前置ビット（Preamble） | 通信の開始を示す | 7バイト |
| SFD（Start Frame Delimiter） | フレームの開始を示す | 1バイト |
| 宛先MACアドレス | 受信するデバイスのMACアドレス | 6バイト |
| 送信元MACアドレス | 送信元のMACアドレス | 6バイト |
| タイプ/長さ | 上位プロトコルの種類またはデータ長 | 2バイト |
| データペイロード | 転送するデータ（IPパケットなど） | 46〜1500バイト |
| FCS（Frame Check Sequence） | エラーチェック用のCRC値 | 4バイト |
✅ ポイント
- MACアドレス を利用してデバイス間で通信
- データの誤り検出（FCS） により通信の信頼性を確保
4. Ethernetの通信方式
4.1. CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）
従来のEthernetは、複数の端末が同じネットワークを共有するための衝突回避技術（CSMA/CD） を採用していました。
✅ 仕組み
- 送信前に通信路を監視（Carrier Sense）
- 他の端末が通信していなければ送信（Multiple Access）
- 衝突（Collision）が検出された場合、送信を一時停止しランダム時間後に再送（Collision Detection）
しかし、現在のEthernetはスイッチングハブを利用した「全二重通信」 が主流で、CSMA/CDの必要性はほぼなくなっています。
5. Ethernetの規格と通信速度
Ethernetには、通信速度やケーブル種類に応じた複数の規格 があります。
| 規格 | 最大速度 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 10BASE-T | 10Mbps | 初期のEthernet規格（現在はほぼ未使用） |
| 100BASE-TX | 100Mbps | 過去のオフィスLAN向け（現在はほぼ未使用） |
| 1000BASE-T（Gigabit Ethernet） | 1Gbps | 一般的なオフィス・家庭用LAN |
| 2.5GBASE-T / 5GBASE-T | 2.5Gbps / 5Gbps | 高速LAN用途（Wi-Fi 6バックボーンなど） |
| 10GBASE-T | 10Gbps | データセンター・高速LAN |
| 40GBASE-T / 100GBASE-T | 40Gbps / 100Gbps | 大規模データセンター |
✅ 最新のトレンド
- Wi-Fi 6/6Eに対応したバックボーンとして「2.5G/5G Ethernet」が普及
- データセンター向けに「100G Ethernet」や「400G Ethernet」が発展
6. Ethernetの最新技術
6.1. PoE（Power over Ethernet）
PoE（Power over Ethernet）は、Ethernetケーブルを通じて電力を供給する技術 です。
✅ 用途
| PoE規格 | 最大電力 |
|---|---|
| PoE（IEEE 802.3af） | 15.4W |
| PoE+（IEEE 802.3at） | 30W |
| PoE++（IEEE 802.3bt） | 60W（Type 3）/ 100W（Type 4） |
6.2. TSN（Time-Sensitive Networking）
TSN（Time-Sensitive Networking）は、リアルタイム通信を可能にするEthernet技術 です。
✅ 用途
- 工場の制御システム（産業用Ethernet）
- 自動運転システム
- オーディオ・映像の低遅延伝送
7. Ethernetの未来
Ethernetは、今後もさらなる高速化と低遅延化が進む と予想されます。
7.1. 進化の方向性
✅ 1.6Tbps Ethernet（次世代高速通信の開発）
✅ 光ファイバー技術との統合（データセンター向け超高速通信）
✅ 低遅延・高信頼性を実現するTSNの普及（自動運転・工場IoT向け）
8. まとめ
Ethernetは、長年にわたって有線通信の標準規格 として進化を続けてきました。
| ポイント | 内容 |
|---|---|
| 基本原理 | IEEE 802.3規格に基づいたパケット通信 |
| 通信方式 | フレーム構造、MACアドレスを利用 |
| 規格の進化 | 10Mbps → 100Gbps 以上へ |
| 最新技術 | PoE（電力供給）、TSN（リアルタイム通信） |
| 未来の展望 | 1.6Tbps Ethernet、超低遅延通信 |
今後も、Ethernetはデータセンターや産業IoT、5G・6Gのバックボーン技術として、ますます重要性を増していくでしょう。
