CCNA対策講座

本連載では、シスコ技術者認定資格であるCCNA合格を目指して、試験範囲の解説や問題演習などを扱っていきます。
前回はMACアドレスについて説明しました。
今回はMACアドレスを使ったイーサネットのデータの構造について説明します。

• イーサネットヘッダ
• フレームフォーマット
• 通信の流れ
• まとめ

イーサネットヘッダ

イーサネットではMACアドレスを使用して通信相手を識別するため、
データをやり取りする際には宛先や送信元の情報としてMACアドレスをデータのどこかにつける必要があります。
カプセル化とTCP/IPで説明したように各層ではその層で必要なデータがヘッダ情報として付与されます。

イーサネットはOSI参照モデルの第1層(物理層)と第2層(データリンク層)を網羅しています。
カプセル化とは上の階層から受け取ったデータにヘッダ情報を付与していくことでした。
イーサネットは第3層から受け取ったデータ(パケットといいます)に、MACアドレスが格納されたL2ヘッダ(イーサネットヘッダ)を付与しカプセル化しています。
また、ヘッダに加えてデータの後ろに、整合性をチェックするために使われるトレーラと呼ばれる情報も付与します。
こうして作成されたデータをフレームと呼びます。

フレームフォーマット

イーサネットにはいくつかのフレームの構造（フレームフォーマット）があります。これは規格によって異なります。
イーサネットの規格にはイーサネットLANのケーブルと規格3で紹介したように
EthernetⅡ形式(DIX)やIEEEで策定されたIEEE802.3などがありますが、一般的に使用されているのはEthernetⅡ形式です。
ここではEthernetⅡ形式についてとりあげます。
EthernetⅡのフレームフォーマットは以下のようになります。

イーサネットフレームの最大サイズは1518バイトとなります。
それぞれのサイズを加算すれば最大サイズが出せるのですが、このときプリアンブルは含めないためです。

LANではEthernetⅡ形式が多くCCNAの試験でもそちらのフレームフォーマットの方が問われることが多いのですが、
IEEE802.3フレームフォーマットが全く使われていないわけではありません。
ネットワーク内を流れているパケットの中身をみることができるツール(パケットキャプチャといいます)などで見てみると
IEEE802.3が流れていることが確認できることがあります。
例えばSTP（CCNAの範囲内なので詳細は後の連載で説明します）というプロトコルのフレームなどです。

通信の流れ

最初に「これからデータが送信されてくること」を宛先に通達するためにプリアンブルを挿入します。
次に宛先MACアドレスのフィールドに通信したい宛先のMACアドレスを格納し、
送信元MACアドレスのフィールドに自身のMACアドレスを格納します。
そしてタイプフィールドには、例えばネットワーク層のプロトコルで一般的に使用されるIPを表す0x0800といった値が格納されます。
データ部分には第3層から受け取ったパケットが入り、最後のFCSにはエラーチェック用のCRCという値が格納されます。
このようなフレームが送信元から送信されることになります。

フレームを受け取った相手は、エラーチェックをしてエラーがなく、そのフレームが自身宛であれば処理します。
エラーがあった場合や自身宛でなかった場合は破棄されます。

まとめ

・イーサネットは第3層から受け取ったパケットにMACアドレスが含まれるイーサネットヘッダとエラーチェック用のトレーラを付加する。
・EthernetⅡフレームはプリアンブル、宛先・送信元MACアドレス、タイプ、データ、FCSで構成される。
・受け取ったフレームがエラーチェックの結果エラーがなく、自身のMACアドレス宛であれば処理する。そうでなければ破棄する。

確認問題

以下の選択肢から正しいものを選んでください。

1. 宛先MACアドレスが自身宛ではないフレームを受信したとき、そのフレームを宛先に再送する。
2. イーサネットは第4層から受け取ったデータにL3ヘッダを付与してカプセル化する。
3. FCSにはエラーチェック用の値が格納される。

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今回はイーサネットフレームのフォーマットについて説明しました。
次回はイーサネットLAN内の機器について説明します。

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当連載を執筆している講師陣が所属するITスクールSAK

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