フレームとは？ネットワーク通信の基礎とその機能

フレーム(通信)は、ネットワーク上でデータを送受信する際の基本単位です。

データリンク層で利用され、プリンブルによる同期、送信元と宛先のアドレス、ペイロード、CRCなどのエラーチェック機能を備えています。

これにより、データが正確かつ効率的に伝送されるよう管理されています。

フレームの基本

フレームの定義と目的

フレームはデータリンク層で使われる通信の基本単位です。

ネットワーク間でのデータ転送のとき、必要な情報をひとまとめにして送信する入れ物のような仕組みを提供します。

ネットワーク上のデバイスに対してデータを届けるために、フレームは情報の区切りや整理に役立ちます。

これにより、通信の信頼性や効率が向上します。

フレームが果たす役割

フレームはデータの塊としてデバイス間を行き来し、必要なアドレスや制御情報を含みます。

• 送受信に必要な情報を一括して送る
• データの境界を明確にし、誤送信を防ぐ
• ネットワーク上の各機器がデータの出所や送り先を判断できるようにする

これにより、ネットワーク全体でのスムーズな通信が実現されます。

フレームの構造と主要要素

フレームを構成する各要素

プリアンブルによる同期

フレームの先頭に配置されるプリアンブルは、受信側でフレームの開始ポイントを認識する大切な信号です。

プリアンブルのおかげで、機器間でタイミングが合い、データの受信が正常に行われます。

送信元アドレスと宛先アドレス

フレームには送信側と受信側のアドレスが含まれます。

• 送信元アドレスはデータを出している機器の識別に使われる
• 宛先アドレスは目的の機器へ届くように役立つ

これにより、正しい機器間で情報がやり取りされる仕組みが整えられます。

タイプフィールドとペイロード

タイプフィールドはフレーム内のデータの種類やプロトコル情報を示します。

ペイロードは実際に届けたいデータを含む部分です。

この2つの要素は、フレームがどのようなデータを伝えようとしているかを明確に伝え、適切な処理が行われるようサポートします。

CRCによるエラーチェック

CRC(巡回冗長検査)は受信したデータに誤りがないか確認するための仕組みです。

送信側で計算したチェック値と受信側で再計算した値を比較することで、伝送中のエラーを発見しやすくなります。

フレームサイズの制約

イーサネットフレームの例(64バイト〜1518バイト)

イーサネットの場合、フレームのサイズは一般的に以下の範囲に収まります。

• 最小サイズ：64バイト
• 最大サイズ：1518バイト

以下の表にまとめる。

項目	サイズ
最小サイズ	64バイト
最大サイズ	1518バイト

フレームサイズが小さすぎると、検出が難しくなるリスクがあり、大きすぎると効率に影響を与えるため、適切なサイズが求められます。

フレームの通信における役割

データ伝送の信頼性向上

フレームが存在するおかげで、データはまとまりとして正確に届けられます。

• 情報が部品ごとに分散せず、一度に転送できる
• 送受信の順序が整い、効率的な通信が期待できる

信頼性が必要なネットワーク通信にとって、フレームの統一された仕組みは大変重要です。

エラー検出機能の重要性

通信中に起こるエラーを検出するために、CRCなどの仕組みが取り入れられています。

• 転送されたデータが改変されていないかを確認できる
• エラーがあれば再送要求を出せるため、通信の正確さが保たれる

このようなエラー検出機能が、通信全体の安全性と質の向上に貢献します。

まとめ

フレームはネットワーク内でデータを整理し、正確に届けるための大切な仕組みです。

各要素が協力して、スムーズで信頼性の高いデータ伝送を実現し、エラー検出機能のおかげで通信に安心感が加わります。

全体として、フレームはネットワーク通信の根幹を支える仕組みといえるでしょう。