Ethernetフレーム

PHYが対向PHYと通信する際に、PHY内部で信号を変換しています。
SWITCHなどのOSI参照モデルlayer2のデバイスから、MII(Media Independent Interface)と呼ばれるインターフェースを用いてデジタル信号をPHYに送信します。デジタル信号の送信形式が標準化されているため、データの伝達が可能です。
本記事では、PHYがどのようにMIIを用いてデジタル信号を受信するかを解説します。

データ転送方式

OSI参照モデル

OSI参照モデルとは、コンピューターネットワークでの各通信機能の仕組みを7つの項目に分類したものです。各層での役割がそれぞれ異なっており、layer2では同一ネットワーク間でのデータ転送方式を決定します。
layer1では信号変換など物理的な機能を有します。

カプセル化

データのみの情報では、データの処理方法や送信先が不明ですが、データにヘッダを追加することで処理方法や送信先が明確になり、適切に情報を伝達することが可能です。このことを、「カプセル化」といいます。各層のヘッダはそれぞれ追加する情報が異なります。上位層から下位層に向かって処理が進み、対向デバイスに電気信号として送信されます。

L2ヘッダーは送信先情報や送信元情報などが追加されます。L1ヘッダーではデータ送信開始の合図などが追加されます。

非カプセル化

電気信号として受信したデータは、下位層から上位層に向かって各層のヘッダーを取り除き、最終的にデータのみを抽出します。
このことを、「非カプセル化」といいます。

送受信パケット

MAC frameは、Layer3で処理されたデータに、後述する情報を追加したフレームです。本記事ではIEEE802.3で規定されている一般的なフレームについて解説します。

Destination address fieldからFrame Check Sequence fieldまではフレームと呼ばれ、Preamble fieldからETDまではパケットと呼ばれています。 SFD field、Address field、Length/Type field、Frame Check Sequence fieldは固定長となっています。
パケットは、各フィールドではPreamble fieldから順に送信され、その中の各octetのbitは最下位bitから順に送信されます。

FRAME

Address field

宛先MACアドレスと送信元MACアドレスを示します。この情報によりパケットの送信先を決定及び送信元のステーションを識別することができます。各アドレスフィールドは6octetsです。

Length/Type field

2octetsの数値によりいずれかの意味を持ちます。

Length：1500以下（0x05DC以下）

データフレームに含まれるoctet数を示します。

Type：1536以上（0x0600以上）

データフレームの形式を示します。

Data field

上位層のデータです。このデータをカプセル化し下位層に渡します。一般的なフレームは46~1500octetsです。最短フレーム長の基準(64octets)を満たさない場合、octet単位で追加bitが追加されます。

Frame Check Seqence field

送信フレームのエラーを検出するためのフレームです。FRAMEのうちFCSフィールド以外のフィールドの、4octetsのCRC値(Cyclic Redundancy Check)を追加します。

PACKET

Preanble

パケット送信を開始し、受信機の同期のための信号を送信します。各パケットの最初に送信され、最低56bitという事が規定されています。信号は”1”と”0”の繰り返しで、最終bitは”0”と規定されています。
例：”10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 ”