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イーサネットとは

いーさねっと

有線のLANの標準的な規格群(IEEE 802.3)。データをフレームに入れ、MACアドレスで宛先を示して送る。ツイストペアケーブルや光ファイバを使い、速度は10 Mbit/sから数百Gbit/sまである。フレームの末尾には、CRC-32による誤り検出の符号(FCS)が付く。現在はスイッチと全二重でつなぐのが一般的で、昔のCSMA/CDによる衝突の制御は使われない。

「イーサネット」は、4分野の12問の練習問題に出てきます(ネットワークの基礎, 車載半導体と機能安全, インターフェース・バス規格など)。

この用語の分野: ネットワークの基礎

イーサネットの練習問題に挑戦

車載イーサネット(100BASE-T1や1000BASE-T1など)の特徴として正しいものはどれか。

  1. A1対のより対線で全二重の通信を行い、配線を軽くしながら100 Mbit/sや1 Gbit/sの帯域を得られる
  2. BオフィスのLANと同じ4対のケーブルとRJ45コネクタを使うことが規格で義務づけられており、配線はオフィスのものより重くなる
  3. C通信速度はLINと同じ程度だが、ノイズに強いので安全上重要な制御だけに使われる
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正解：A. 1対のより対線で全二重の通信を行い、配線を軽くしながら100 Mbit/sや1 Gbit/sの帯域を得られる

車載イーサネットの100BASE-T1や1000BASE-T1は、1対のより対線だけで全二重の通信を行う規格で、オフィスで使う4対のケーブルより軽く、車載の厳しいノイズの条件にも対応しています。CANよりはるかに広い帯域があるので、カメラやディスプレイのデータ、ECU間を結ぶ基幹のネットワーク、ソフトウェアの書き換えなどに使われます。時刻同期や遅延の保証にはTSN(Time-Sensitive Networking)の技術を組み合わせます。

100ギガビットのイーサネットのような高速な接続が、例えば25 Gb/sのレーンを4本束ねて作られることがある。この考え方として正しいものはどれか。

  1. A4本のうち3本は予備で、実際には1本だけでデータを送る
  2. B4本の線に同じデータを送り、多数決で誤りを直す
  3. C1本あたりの速度に限りがあるので、複数のSerDesのレーンにデータを振り分けて全体の帯域を得る
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正解：C. 1本あたりの速度に限りがあるので、複数のSerDesのレーンにデータを振り分けて全体の帯域を得る

1本のSerDesのレーンで出せる速度は、回路と伝送路の技術で限られます。そこでデータを複数のレーンに振り分けて送り、受信側でそろえて元の順番に戻すことで、全体として大きな帯域を得ます。技術が進んで1レーンの速度が上がると、同じ帯域を少ないレーンで実現できるようになり、例えばPAM4を使った100 Gb/sのレーン1本で100ギガビットを送ることもできます。

解説の中の「イーサネット」

「イーサネット」が出てくる問題(12問)

  1. 車載イーサネット(100BASE-T1や1000BASE-T1など)の特徴として正しいものはどれか。
  2. 100ギガビットのイーサネットのような高速な接続が、例えば25 Gb/sのレーンを4本束ねて作られることがある。この考え方として正しいものはどれか。
  3. 1 Gbpsのイーサネットで、IPパケットの大きさがMTUいっぱいの1500バイトになるようにしてTCPのデータを送り続ける。IPv4ヘッダを20バイト、TCPヘッダを20バイト、イーサネットのヘッダとFCSを合わせて18バイト、プリアンブルとフレームの間の空き(フレーム間ギャップ)を合わせて20バイトとすると、アプリケーションのデータのスループットの上限に最も近いものはどれか。
  4. 無線LANが、有線のイーサネットで使われてきたCSMA/CDではなく、CSMA/CAを使う主な理由として正しいものはどれか。
  5. シフトレジスタの一部の出力のXORを入力に戻す線形帰還シフトレジスタ(LFSR)の代表的な用途はどれか。
  6. CANで、2つのノードが同時にフレームを送り始めたときの動作として正しいものはどれか。
  7. 車載ネットワークのLINの特徴として正しいものはどれか。
  8. 車載ネットワークのFlexRayの特徴として正しいものはどれか。
  9. 高速なシリアル伝送で使われるSerDes(シリアライザ/デシリアライザ)の役割として正しいものはどれか。
  10. Webページのデータを送るとき、送信側でデータが上の層から下の層へ渡されるたびに起こることとして正しいものはどれか。
  11. MACアドレスについて正しいものはどれか。
  12. ARPの役割として正しいものはどれか。

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