イーサネットとは？

そもそもイーサネットとはLANで最も利用されているプロトコルです。
(LANとはLocal Area Networkの略で、一定の範囲内で接続できるネットワークのことです。)

元々はIntel、Xerox、DECによって開発され、IEEE 802.3委員会によって標準化されました。
皆さんが普段から耳にしているLANはイーサネットLANであるといっても過言ではありません。

OSI参照モデルでは、データリンク層と物理層、TCP/IPモデルではリンク層(ネットワークインターフェース層)で動作します。

(出典：https://www.sbbit.jp/article/cont1/12099#&gid=null&pid=1)

LANケーブルの種類

LAN内で機器間を接続するためにケーブルを使用する必要があります。
ネットワークには様々な種類があり、ほとんどの場合ではツイストペアケーブルを使用します。

ツイストペアケーブルは銅線を2本ずつペアにして撚り合わせたケーブルです。
2対4線式、4対8線式などがあります。
ツイストペアケーブルはノイズに強いシールド付きのSTP(Shielded Twisted Pair)とシールドなしのUTP(Unshielded Twisted Pair)がありますが、日本ではUTPが主流です。

ツイストペアケーブルは、一般的にLANケーブルと呼ばれています。

LANケーブルのピンの割り当て

LANケーブルのコネクタにある電極一つ一つをピンと呼びます。
4対8線式のケーブルピンがある場合、1ピン〜8ピンまで構成されています。

LANケーブルには、ストレートケーブルとクロスケーブルの2種類があり、このピンの並びに違いがあります。

ストレートケーブルはケーブル内で8本の銅線がストレートに配線されているため、ケーブルの両端でピンの並びが同じとなっています。
一方でクロスケーブルはケーブル内で8本の銅線の一部がクロスして配線されているため、ケーブルの両端でピンの並びが異なっています。
これらのケーブルの使い分けは、どういった機器を接続するのかで変わります。

MDIとMDI-X

LANケーブルを差し込むポートにはMDI(Medium Dependent Interface)とMDI-Xの2種類があり、機器によってどちらの仕様かが決まっています。

MDI

MDIは8本あるピンのうち、1番目と2番目を送信、3番目と6番目を受信に使用します。
MDIはルータやPCなどに用いられています。

MDI-X

MDI-Xは8本あるピンのうち、1番目と2番目を受信、3番目と6番目を送信に使用します。
MDIはハブやスイッチなどに用いられます。

通信する際には送信と受信が向かい合うように接続する必要があります。
MDIのポートを持つ機器同士をそのまま繋いでしまうと、お互いに１、２番ピンを送信、３、６番ピンが受信となってしまいます。
MDI-Xのポートを持つ機器同士も同様に、受信と受信、送信と送信が向かい合ってしまいます。

そこで、先程のストレートケーブルとクロスケーブルを使い分けて、送信と受信が向かい合うようにします。
ストレートケーブルはMDIのポートを持つ機器とMDI-Xのポートを持つ機器を接続する際に使用します。
例えば、ルータとスイッチの接続や、PCとハブの接続の場合です。

クロスケーブルは、MDIのポートを持つ機器同士、またはMDI-Xのポートを持つ機器同士を接続する際に使用します。
例えばルータとルータの接続やルータとPCの接続などです。

ストレートに銅線を伸ばすと送信と受信が向かい合わないため、途中で銅線をクロスさせて送信と受信が向かい合うようにします。

なお近年ではMDIのポートとMDI-Xのポートを自動で切り替えることができるAuto MDI/MDI-Xという機能を備えた機器が多くなっています。この機能がある機器ではストレートケーブルでもクロスケーブルでもどちらのケーブルでも問題なく接続することができます。

簡単ですが、イーサネットについて簡単にまとめてみました。
レイヤが低いので普段私たちが触れる機会はあまりないのですが、
覚えておいても良い知識だと思います。

以下が参考文献です。

シスコ技術者認定教科書 CCNA 完全合格テキスト＆問題集

以上です。
閲覧していただき、誠にありがとうございます！