EthernetのFrame構成

Frame Formatには、『DIX Ethernet(EthernetⅡ) Frame』と『IEEE802.3 Frame』が存在します。
現在、最も一般的に利用されているFrameは『DIX Ethernet(EthernetⅡ) Frame』で、Ethernet Frameといった場合、大抵の場合は『DIX Ethernet(EthernetⅡ) Frame』
のことを指します。各Frameの違いは、Preambleの後に『SFD』が追加されている点と『EtherType』が「Size/EtherType」となっている点ですが、ほとんどのネットワーク機器はどちらの形式でも認識することが可能ですので、混在しても問題ありません。

1つのEthernet Frameには、様々な情報が規定通りに格納されています。LAN Cable上を流れるEthernet Frameは下図のような形となり、実際のデータは宛先MACアドレス
からFCSの最後まで指します。その値は64byte～1518byteまでの可変値となり、Ethernet Frameのサイズは“バイト数”で表記されます。

また、データを送っていない状態として、Preamble・SFD・IFG があります。

　- Preamble

　 Ethernet Frameの受信側に「これからデータが送られて来ますよ！」と知らせ、同期を取るタイミングを与えるためにEthernet Frameの

　 先頭に付加される、「101010…1010」という 56Bit(7octet)のBit列のことです。

　- SFD(Start Frame Delimiter)

　 Ethernet Frameの最初のフィールドであるPreambleの終わりと、Ethernet Frameの始まりを示すために付加される、「01010111」という

　 8Bit(1octet)のBit列のことです。

 　- IFG(Interframe Gap)

　  Ethernet Frameから次のEthernet Frameを送るまでの間隔のことです。最小値が決められており、その値は12Byte(96Bit)です。
　  各通信速度における具体的な時間は、以下の通りとなります。

　　　　10Mbps  Ethernet　　    9.6 μsec

　　　　100Mbps Ethernet　　0.96 μsec

　　　　1Gbps   Ethernet　　　   96 nsec

　　　　10Gbps  Ethernet　　　 9.6 nsec

IFGが必要な理由1　～ Frame Recovery Time ～

最近のネットワーク機器は、省電力機能を備えたモデルが低価格で入手可能です。

節電対策として、信号を受信していないときや未使用LANポートの電力供給を制限することで、低消費電力モード(Sleep Mode)を実現します。
この状態から通常の通信状態に復帰するため、Ethernet Frameの受信機側ではClockを回復し、Frame受信の準備をする時間にIFGが使用されます。

また、Ethernet Frameが次々と送信されてくる場合、受信側は次のFrameの受け入れ準備をするために ”回復時間” が必要です。
IFGにより、受信機側のFrame受け入れ態勢を整えるための時間が確保されます。

IFGが必要な理由2　～ Ethernet通信は非同期通信 ～

Ethernet通信はSONET/SDH等とは異なり、データの送信側と受信側のクロックタイミングを合わせない、非同期の通信規格です。
非同期通信の場合、データの送信側と受信側はそれぞれのクロックで動作しているため、クロック偏差(クロックの誤差)が生じます。
IEEE802.3u のFast Ethernetでは、125MHzのクロックで±100ppmまでの誤差を許容していますので、隣り合う機器の間で最大±200ppmの誤差が生じます。
このクロック偏差がある状態でも、受信機器が正しくデータを受信できるようにIFGで調整します。

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