Ethernet（イーサネット）
有線LANの標準規格
イーサネットとは
イーサネットは、IEEE 802.3で標準化された有線LANの規格です。 MACアドレスを使用してフレームを送受信し、CSMA/CD（半二重）または全二重通信を行います。 現在のデータセンターでは10Gbps〜100Gbpsが一般的です。
Ethernetフレーム構造
プリアンブル
7B
SFD
1B
宛先MAC
6B
送信元MAC
6B
タイプ/長さ
2B
ペイロード
46-1500B
FCS
4B
MACアドレス:宛先と送信元の物理アドレス（各6バイト）
タイプ/長さ:0x0800=IPv4, 0x86DD=IPv6, 0x8100=VLAN
ペイロード:上位層のデータ（最小46B、パディング追加）
FCS:CRC-32によるエラー検出
MTU（Maximum Transmission Unit）
MTUは1フレームで送信できる最大ペイロードサイズです。 イーサネットの標準MTUは1500バイトですが、ジャンボフレームでは9000バイト以上も可能です。
標準MTU: 1500B
- • 広く互換性あり
- • インターネット経由で安全
- • オーバーヘッドは大きめ
ジャンボフレーム: 9000B
- • データセンター内で使用
- • スループット向上
- • 全経路で対応が必要
1 # MTU確認 2 ip link show eth0 3 4 # MTU設定 5 sudo ip link set eth0 mtu 9000 6 7 # Path MTU Discovery テスト 8 ping -M do -s 8972 192.168.1.1
主なイーサネット規格
| 規格 | 速度 | 媒体 | 最大距離 |
|---|---|---|---|
| 1000BASE-T | 1 Gbps | Cat5e/Cat6 UTP | 100m |
| 10GBASE-T | 10 Gbps | Cat6a/Cat7 | 100m |
| 10GBASE-SR | 10 Gbps | マルチモード光 | 300m |
| 10GBASE-LR | 10 Gbps | シングルモード光 | 10km |
| 25GBASE-SR | 25 Gbps | マルチモード光 | 100m |
| 100GBASE-SR4 | 100 Gbps | マルチモード光(4芯) | 100m |
オートネゴシエーション
接続時に両端で速度とデュプレックスを自動的に決定する仕組み。 不一致があるとパフォーマンス低下やエラーの原因となります。
全二重（Full Duplex）
同時に送受信可能。衝突なし。現代の標準。
半二重（Half Duplex）
送信か受信のどちらか。CSMA/CD使用。レガシー。
1 # リンク状態確認 2 ethtool eth0 3 4 # 速度/デュプレックス固定（通常は自動推奨） 5 sudo ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off
SRE/インフラ観点
監視項目
- • リンク状態: up/down、速度、デュプレックス
- • エラーカウンタ: CRC errors, collisions, drops
- • 帯域使用率: TX/RX bytes
よくある問題
- • デュプレックスミスマッチ: Late collisions増加
- • MTU不一致: パケットロス、断片化
- • ケーブル不良: CRCエラー増加
1 # インターフェース統計 2 ip -s link show eth0 3 4 # エラー詳細 5 ethtool -S eth0 | grep -i error 6 7 # NIC情報 8 ethtool -i eth0