Ethernetとは？ 10分でわかりやすく解説

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Ethernet（イーサネット）は企業ネットワークの基盤として広く利用されています。一方で、規格選定、配線品質、スイッチの挙動、速度交渉などの前提を押さえていないと、設計やトラブル対応で遠回りになりがちです。本記事では、Ethernetの基礎から仕組み、導入・設定、トラブルシューティングまでを整理します。適切な規格の選択とネットワーク設計により、業務の安定化、運用負荷の低減、セキュリティの向上、コスト最適化が期待できます。

Ethernetの基礎知識

Ethernetの定義と概要

Ethernetとは、コンピュータネットワークで最も広く利用されている有線LAN技術（規格群）の一つです。機器同士を銅線ケーブルや光ファイバーで接続し、フレーム単位でデータを送受信するための規格として知られています。オフィスや家庭、データセンターなどさまざまな環境で利用され、高速かつ安定した通信を支えています。

Ethernetの歴史と発展

Ethernetは1970年代にゼロックス社のパロアルト研究所で開発され、10Mbpsから始まりました。その後、標準化と技術革新により速度と用途が拡大し、現在は企業ネットワークからデータセンターまで幅広く普及しています。代表的な節目は以下の通りです。

1. 1980年代：10BASE-5（ThickNet）と10BASE-2（ThinNet）
2. 1990年代：10BASE-Tの普及と100BASE-TXの登場
3. 2000年代：1000BASE-T（ギガビットイーサネット）の普及
4. 2010年代：10GBASE-Tの普及と高速規格の拡大

現在は100GbE/200GbE/400GbEなどの超高速規格も一般化し、特にデータセンターやキャリア網で活用が進んでいます。

Ethernetの規格と種類

Ethernetには速度や媒体（銅線/光）に応じて多くの規格があります。オフィス環境でよく使われる代表的な銅線規格を示します。

光ファイバーを用いる規格は、長距離や高密度・高帯域が必要な環境で採用されます。

Ethernetの特徴とメリット

Ethernetは次のような特徴を持ちます。

• 高速かつ安定したデータ通信が可能
• 普及率が高く、互換性が高い
• 拡張性が高く、規模に合わせて設計しやすい
• 機器・部材の選択肢が多く、コストを抑えやすい
• 設置と保守のノウハウが蓄積されている

規格選定と設計を適切に行うことで、業務の安定化と運用負荷の低減につながる点が実務上のメリットです。

Ethernetの仕組みと動作原理

Ethernetの物理層とデータリンク層

Ethernetの理解にはOSI参照モデルの物理層とデータリンク層が重要です。物理層ではデータを電気信号や光信号に変換して伝送し、データリンク層ではフレーム単位でデータを扱います。フレームには宛先MACアドレスと送信元MACアドレスが含まれ、受信側は宛先MACアドレスを確認して処理します。

CSMA/CDによる衝突検知と回避

CSMA/CDは、共有媒体で複数端末が同時送信して衝突が起きた場合に検知・再送する仕組みです。ただし現在の主流であるスイッチ＋全二重の環境では通常衝突が発生しないため、CSMA/CDが前提になる場面は限定的です。

MACアドレスとイーサネットフレーム

MACアドレスは通常48ビットの識別子で、データリンク層で利用されます。代表的なイーサネットフレームの構造は以下の通りです。

スイッチングハブとスイッチの役割

スイッチは、宛先MACアドレスに基づいて適切なポートへフレームを転送し、通信効率と安定性を高めます。衝突ドメインを分離し、不要なフレームの拡散を抑える点が重要です。VLANやQoSなどの機能を持つスイッチも多く、設計次第で運用性とセキュリティを左右します。

Ethernetの導入と設定

Ethernetケーブルの選択と配線

Ethernetネットワーク構築ではケーブル選定と配線品質が重要です。環境と速度要件に応じて次のように選びます。

• カテゴリ5e：1Gbps（1000BASE-T）に対応
• カテゴリ6：1Gbps中心の配線で利用されることが多い
• カテゴリ6A：10Gbps（10GBASE-T）に対応
• 光ファイバー：長距離・高帯域・ノイズ耐性が必要な場合に使用

配線時は、ケーブル長、コネクタ品質、曲げ半径、電源線との干渉、配線経路の保護を意識します。施工品質は速度低下や断続不良の原因になり得ます。

Ethernetポートとコネクタの種類

用途に応じて複数の物理インターフェースが使われます。

同じ形状でも仕様が異なるため、機器の対応表に沿って選定します。

Ethernetデバイスの設定方法

Ethernetデバイスの設定項目は機器やメーカーで異なりますが、一般的には以下を確認します。

1. IPアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイの設定
2. 必要に応じたVLAN設定
3. 速度とデュプレックス（基本はオートネゴシエーション）
4. セキュリティ機能（ポートセキュリティ、802.1Xなど）
5. ログ・監視（SNMP、Syslogなど）

速度・デュプレックス不一致は「リンクは上がるのに遅い」という症状を生みやすいため、原則としてオート同士で揃えます。

Ethernetネットワークの構築手順

1. 要件整理（帯域、冗長化、セキュリティ、将来拡張）
2. トポロジ設計とIP/VLAN設計
3. 機器選定と配線計画
4. 設置・配線・設定
5. 疎通・性能・冗長化の検証
6. 監視・運用手順の整備

Ethernetは企業ITの基盤であり、設計・配線・運用の3点を揃えることで安定稼働につながります。

Ethernetのトラブルシューティング

Ethernetの通信障害の原因と対策

通信障害の原因は多岐にわたります。典型例を整理します。

• ケーブル断線や接触不良：交換試験とテスター確認
• 設定ミス：VLAN、IP重複、ゲートウェイ誤りの確認
• 速度交渉やデュプレックス不一致：オート統一と統計確認
• 機器故障：ポート切替や機器迂回で切り分け
• 過負荷：使用率やドロップの監視、帯域設計の見直し

リンク点灯だけで正常と判断せず、エラーカウンタや交渉結果も確認することが重要です。

ケーブル断線や接触不良の確認方法

1. 外観確認：折れ・潰れ・コネクタ破損の確認
2. ケーブルテスター：導通と結線状態の確認
3. リンクランプ：点灯と速度表示の確認
4. 交換試験：既知良品ケーブルで再現性確認

施工不良は断続的な不安定さとして現れることがあるため、定期点検と台帳整備が有効です。

Ethernetデバイスの故障診断

1. 電源と温度の確認
2. ポート状態とエラーカウンタの確認
3. 直近変更点と設定差分の確認
4. ポート切替・機器切替による切り分け
5. 保守交換やメーカーサポートへの連絡

重要機器は予備機・設定バックアップ・復旧手順を揃えておくことで復旧が速くなります。

ネットワーク監視ツールの活用

• トラフィック監視：使用率、突発増加、異常パターンの検知
• デバイス監視：CPU/メモリ、温度、電源、ポートエラー
• アラート通知：リンクダウン、エラー増加、冗長切替
• レポート：ピーク帯域、障害履歴、増設判断の材料

CRCエラーやドロップ増加は、配線不良や交渉問題の兆候として有効です。

まとめ

Ethernetは企業ネットワークの基盤となる有線LAN技術です。規格選定、配線品質、スイッチ/VLAN設計、監視と変更管理を整えることで、安定稼働と運用負荷の低減につながります。トラブル時は、物理層から順に切り分け、速度交渉やエラーカウンタ、設定整合性を確認することが近道です。