イーサネットフレームの構造において、受信側はペイロードの長さを事前に把握していなくても、FCS（フレームチェックシーケンス）を利用することでフレームの終端を特定できます。この記事では、FCSを使用したフレームの検証方法と、それがどのようにフレームの末尾を決定するのかについて詳しく解説します。
イーサネットフレームの基本構造
イーサネットフレームは、複数のセグメントから構成されています。最も基本的な構造には、先頭のヘッダー、ペイロード（データ部分）、そして末尾のFCSが含まれます。FCSは、データの整合性を確認するために使用される4バイトのチェックサムです。このチェックサムは、受信側でフレームが正しく伝送されたかを確認するために使用されます。
ペイロードの長さが不明であっても、FCSの検証によってフレームの終端を特定できる仕組みについて理解するためには、まずFCSがどのように機能するのかを理解する必要があります。
FCSの役割と動作
FCSは、フレーム全体（ヘッダー、ペイロード、FCSを除いた部分）のビット列に対して計算されたCRC（巡回冗長検査）値です。送信側では、フレームのすべてのデータを送信前にCRCアルゴリズムを使用してFCSを計算します。その後、受信側は受信したデータに対して同様の計算を行い、FCSが一致するかを検証します。
受信側では、ペイロードの長さが事前にわからなくても、FCSが最後の4バイトとして存在するため、その位置を基にフレームの終端を確定できます。FCSは、フレームが完全かつ正確に伝送されたことを保証します。
フレームの末尾を決定する方法
受信側では、フレームのペイロード長が不明でもFCSの検証によってフレームの終端を確認できます。具体的には、受信したフレームデータに対してFCSを含む最後の4バイトが正しいCRCであるかを確認します。
例えば、先頭からnバイトまでを受信し、次にn+1バイト目からFCSが計算されると、もしその計算結果が期待されるCRCと一致すれば、フレームが正しく受信されたことが確認されます。この検証を行うことで、受信側はペイロードの末尾を正確に特定でき、誤ったデータを取り込むリスクを回避できます。
実際のデータ検証の流れ
具体的な例を見てみましょう。送信側がフレームを送信する際、ペイロードデータに対してCRCが計算され、その値がFCSとしてフレームの末尾に追加されます。受信側はフレームを受信した後、受け取ったデータとFCSを照合します。もし、計算したCRCが受信したFCSと一致しなければ、そのフレームはエラーと見なされます。
この方法により、受信側はフレームの終端を確認できるだけでなく、データの整合性も確保することができます。
まとめ
イーサネットフレームにおけるFCSは、ペイロード長が不明な場合でもフレームの末尾を特定するために重要な役割を果たします。受信側では、FCSを使用してフレームの正当性を確認し、誤ったデータの受信を防ぐことができます。FCSによる検証は、イーサネット通信においてデータの整合性を維持するための基本的なメカニズムです。
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