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イーサネットネットワークでのデータ送信

2014年12月8日(月)

イーサネットのタイプフィールドに基づくネットワーク層プロトコルの特定

イーサネットヘッダーのアドレスフィールドには、イーサネットLANにおいて重要かつ明白な役割がありますが、タイプフィールドの役割はそれほど明白ではありません。イーサネットフレームのタイプフィールド(EtherType)は、イーサネットのデータリンク層のヘッダーに含まれていますが、その目的は、ルータやホストでのネットワーク処理を直接手助けすることです。タイプフィールドは、基本的には、イーサネットフレームのネットワーク層(レイヤ3)パケットの種類を特定します。

まず、図1で示したイーサネットフレームのデータ部分に含まれているものについて考えてみましょう。通常、この部分には、ネットワーク上のデバイスのネットワーク層プロトコルによって作成されたレイヤ3パケットが含まれています。年月を重ねるに従い、IBMのSNA(Systems Network Architecture)、Novell NetWare、Digital Equipment CorporationのDECnet、Apple ComputerのAppleTalkがこれらのプロトコルの仲間入りをしました。現在、最も一般的なネットワーク層プロトコルは、TCP/IPのIPv4とIPv6の2つです。

イーサネットフレームにカプセル化されたパケットの種類を特定する値(16進数)を挿入する場所は、送信側のホストが持っています。しかし、IPv4パケットをEtherTypeとして識別するためには、ヘッダーにどのような数字を追加すればよいのでしょうか。IPv6パケットの場合はどうでしょうか。IEEEは、一意なEtherType値を必要とするすべてのネットワーク層プロトコルに番号を割り当てることができるよう、EtherType値を管理しています。送信側のホストは、そのリストを知っていればよいだけです。IEEEのサイトにアクセスして「EtherType」を検索すれば、誰でもリストを見ることができます。

たとえば、IPv4パケットが含まれたイーサネットフレームを送信し、次にIPv6パケットが含まれたイーサネットフレームを送信することが可能です。各イーサネットフレームのタイプフィールドには、IEEEによって予約されている値に基づいて異なる値が追加されます(図3)。

イーサネットフレームのタイプフィールドの使用

図3:イーサネットフレームのタイプフィールドの使用

FCSによるエラー検出

イーサネットでは、イーサネットリンクの通過中にフレームのビットが変更されたかどうかをノードが検出するための方法も定義されています。通常、ビットが変化するのは、何らかの電気干渉やNICの不具合が原因です。CCNA試験で出題されるほとんどのデータリンクプロトコルと同様に、イーサネットはエラー検出にデータリンクトレーラのフィールドを使用します。

受信側のノードは、イーサネットトレーラの唯一のフィールドであるFCS(Frame Check Sequence)フィールドを使って結果を送信元と比較することで、フレームでエラーが発生したかどうかを確認できます。送信側のノードは、フレームを送信する前に複雑な計算式を適用し、式の結果をFCSフィールドに格納します。受信側のノードは、受信したフレームに同じ計算式を適用し、その結果を送信元の結果と比較します。結果が同じであれば、フレームは変化していません。結果が異なる場合は、エラーが発生しているため、受信側のノードはそのフレームを廃棄します。

これはエラー検出であってエラーリカバリではないことに注意してください。イーサネットでは、エラーになったフレームを廃棄すべきであることが定義されていますが、失ったフレームのリカバリを試みるわけではありません。これに対し、TCPなどのプロトコルは、データが失われたことを検出し、データを再送することで失われたデータを取り戻します。

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