■はじめに

　今回は，ネットワークで伝送されるデータの形式や，データの伝送方法などを説明します。ネットワークでは，送信先に正しくデータを伝送することが要求されます。そのためには，伝送のタイミングを合わせたり，データの誤りを検出及び訂正する仕組みが必要となります。

■伝送速度とデータ長

　「伝送速度」とは，1秒間に何ビットのデータを伝送するかを表すものです。伝送速度の単位は，bps（ビー・ピー・エス，bit per second）で表されます。当然のことですが，データの送信側と受信側で伝送速度が一致していなければ，正しくデータを伝送できません。

図1●伝送速度が異なると正しくデータを伝送できない

　図1[拡大表示]は，100Kbpsで送信されたデータ（デジタル・データ）を，誤って50Kbpsで受信した様子を示しています。送信側が意図したデータは01011010ですが，それが受信側では0011であると解釈されています。このような誤りが起きないように，送信側と受信側の伝送速度を合わせなければならないのです。

　意味のあるデータが何ビットで構成されているかを「ビット長」と呼びます。ビット長は，一般的には8ビットですが，英文のデータだけを送る場合には，7ビットが使われることもあります。もちろん，送信側と受信側でビット長を合わせなければ，正しくデータを伝送できません。

■非同期式と同期式

　データを伝送する場合には，データの送信側と受信側でタイミングを合わせなければなりません。これは，「よーいドン！」でデータを受信し始めるタイミングです。タイミングを合わせることを「同期（どうき）を取る」と呼びます。同期の取り方には，「非同期式」と「同期式」の2つがあります。

　非同期式は，データの先頭に「スタート・ビット」を付け，データの末尾に「ストップ・ビット」を付けるものです。1という1ビットの信号をスタート・ビットとし，0という1ビットをストップ・ビットにします。

図2●非同期式の伝送

　データが伝送されていない状態は0になっています。それが1に変わった時点から，伝送速度にしたがって次のビットから順番に受信していきます。データ長を8ビットに取り決めておけば，8ビット目を受信した後でストップ・ビットの0を見つけたら，無事に受信できたことになります（図2[拡大表示]）。

　非同期式は，8ビットのデータの前後にスタート・ビットとストップ・ビットを付加しているため，効率の悪いものとなります。8ビットの情報を伝送するために，10ビットが必要となるからです。非同期式は，コンピュータとモデムを接続するような，比較的低速なデータ伝送で使われます。

図3●フレーム同期による伝送

　同期式は，複数バイトから構成された「フレーム（パケットと同じ意味です）」の単位でデータを効率的に伝送するものです。フレームの前後に「フラグ・シーケンス」と呼ぶ同期用の特殊な信号を付加することで同期を取ります。同期には，いくつかの手法があります。ここで説明しているのは「フレーム同期」と呼ぶものです。フレーム同期を使ったプロトコルのことを「HDLC手順（High level Data Link Control）」とも呼びます（図3[拡大表示]）。LANでは，一般的に同期式のデータ伝送が使われます。

■誤り制御

　ネットワーク・ケーブルを通過中のデータが，何らかのノイズによって壊れてしまうことがあります。デジタル・データが壊れるとは，0である部分が1に，1である部分が0になってしまうことです。壊れたデータであっても，デジタル・データとして処理することはできますが，内容が間違っているのですから，意味がありません。そこでネットワークには，データの誤りを検出し，場合によっては自動的に修正する「誤り制御機能」が装備されています。

表1●誤り制御の種類

　誤り制御機能の種類には，「パリティ・ビット」，「チェック・サム」，「ハミング符号」，及び「CRC（Cyclic Redundancy Check＝巡回符号チェック：シー・アール・シー）」などがあります。それぞれの特徴を表1[拡大表示]に示します。誤ったデータを自動的に修復できた場合は，そのまま使いますが，そうでない場合は，データの送信側に再送要求を送って，同じデータをもう一度送ってもらうことになります。

■データの衝突を避けるCSMA/CD方式

図4●CSMA/CD方式

　現在主流のイーサネットを使ったネットワークでは，ネットワーク・ケーブルで同時に1つのデータしか伝送できないようになっています。したがって，複数のコンピュータから同時にデータが伝送された場合には，データの衝突が発生してしまいます。この衝突を避けるための手法が「CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection：シー・エス・エム・エー／シー・ディー）方式」です。イーサネットは，CSMA/CDを使ったネットワークの通称でもあります。

　CSMA/CD方式では，データを送信したいコンピュータが，ネットワーク・ケーブル上に他のデータがなくなるまで待つようにします。偶然にも，他のコンピュータと同時にデータを送信してしまった場合は，ネットワーク上のすべてのコンピュータにデータを破棄するように伝え，もう一度データを送信し直します（図4[拡大表示]）。

■おわりに

　この講座では，すべてのIT技術者が身に付けておくべき，ネットワークの基礎知識を説明してきました。何事でも基礎をマスターするほど心強いことはありません。ネットワークを取り巻く技術は，今後も進化発展を続けて行くはずですが，基礎知識に照らし合わせて考えれば必ず理解できるはずです。皆さんのご健闘をお祈り申し上げます。