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🎓 レベル：基礎　|　重要度：A（必須） 📎 前提：カプセル化とデータの流れ

要点（BLUF）

イーサネットフレームの構造

L2のPDUであるフレームは、おおむね次の並びです。

graph LR
  P["プリアンブル＋SFD（同期8B）"]
  DA["宛先MAC（6B）"]
  SA["送信元MAC（6B）"]
  T["タイプ／長さ（2B）"]
  D["ペイロード（46〜1500B）"]
  F["FCS（4B・誤り検査）"]
  P --> DA --> SA --> T --> D --> F

MACアドレスの読み方

48ビットを16進2桁ずつ、6組で表記します（例 00:1A:2B:3C:4D:5E）。前半24ビットと後半24ビットで意味が分かれます。

# MACアドレスの種別を判定する（標準ライブラリのみ）
def classify(mac):
    first = int(mac.split(":")[0], 16)
    if mac.lower() == "ff:ff:ff:ff:ff:ff":
        return "broadcast"
    return "multicast" if (first & 1) else "unicast"

for m in ["00:1A:2B:3C:4D:5E", "01:00:5E:00:00:01", "FF:FF:FF:FF:FF:FF"]:
    print(m, "->", classify(m))

実行結果：

00:1A:2B:3C:4D:5E -> unicast
01:00:5E:00:00:01 -> multicast
FF:FF:FF:FF:FF:FF -> broadcast

01:00:5E... はIPv4マルチキャスト用に予約されたOUIで、先頭バイト 01 の最下位ビットが1なのでマルチキャスト判定になります。

CSMA/CD と全二重への進化

graph TD
  H["ハブ接続（1つのコリジョンドメイン）"]
  H --> N1["全員が衝突を共有→CSMA/CD必須"]
  S["スイッチ接続（ポートごとに分離）"]
  S --> N2["衝突なし→全二重で帯域フル活用"]

「コリジョンドメイン」はスイッチのポートごとに分割され、「ブロードキャストドメイン」はVLAN/ルータで分割されます（次トピック以降）。

なぜMACとIPの両方が要るのか（設計の直観）

MACは「製造時に焼かれた、場所に依らない名前」、IPは「ネットワーク上の住所」。引っ越しても名前は変わりませんが住所は変わる、のと同じです。配送はまず近所（同一LAN内）はMACで、遠方はIPで経路を決めてから各区間をMACで運びます。役割が違うため両方必要なのです。

⚠️ よくある誤解

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