ネットワーク層について

『基礎から復習 ネットワーク編』の第三回目として「ネットワーク層について」記述します。

はじめに、本記事は学生時代にITに興味を持って勉強を始めた頃の自分自身に当てて執筆しています。内容は以下の書籍を参考にしておりますので、より詳しく理解するためには是非以下の書籍を手にとってご覧になって下さい。また、アイキャッチ画像はxreschによるPixabayからの画像を使用させていただいております。

ネットワーク層って何???

今のわい
今のわい

今日はTCP/IPのネットワーク層について紹介するで!

データを相手機器に届ける中心機能になるからちゃんと勉強してな!

おっけー!!

10年前のわい
10年前のわい

TCP/IPの5階層のうち中間に位置するネットワーク層についてです。この層は複数のネットワークを越えて宛先のコンピュータにデータを届ける役割を担っています。ほかの層とは違い、主となるプロトコルはIP一つしかありません。

IPプロトコルについて

送信側では、トランスポート層からデータを受け取り、宛先を特定する番号(IPアドレス)などを書き込んだIPヘッダをつけて、データリンク層に渡します。トランスポート層でセグメントと呼ばれていたものは、ネットワーク層ではIPヘッダがつけられIPデータグラムと呼びます。

IPのデータ転送はベストエフォート方式と呼ばれています。ヘッダが壊れていないかのチェックや宛先の住所が存在しない時の対応はしますが、再送処理はしません。このことから信頼性のないプロトコルと呼ばれることがあります。

受信側では、IPヘッダに書かれたIPアドレス(宛先の住所)を確認して、自分あての時のみ受け取ります。そして、トランスポート層の指定されたプロトコルに渡します。

IPアドレスについて

IPアドレスはネットワーク上の機器を区別するための番号です。番号の重複を防ぐためにはICANNという機関が中心になって世界中のIPアドレスを管理しています。32桁のビット列からなり基本的に次のような構造になっています。

IPアドレスは機器固有の番号ではなく、NIC(ネットワークインターフェースカード)事に割り当てられます。

ネットワーク部にネットワーク固有の番号が入り、ホスト部に個々のコンピュータを表す番号が入ります。通常は8ビットずつピリオドで区切り、10進数で表します。ネットワーク部、ホスト部はネットワーク機器の最大数に応じて3種のクラスに分けて使用されます。

  1. クラスC 最初の3バイトがネットアドレスで残り1バイトがアダプタ番号
  2. クラスB 最初の2バイトがネットアドレスで残り2バイトがアダプタ番号
  3. クラスA 最初の1バイトがネットアドレスで残り3バイトがアダプタ番号

また、特殊なIPアドレスとして以下の3つを紹介します。

  1. ネットワークアドレス…ネットワーク自体を表すアドレス。ホスト部がのビットが全て0となる。
  2. ブロードキャストアドレス…ネットワーク内の全てのホストにデータを送信する。ホスト部のビットが全て1となる。
  3. ループバックアドレス…自分自身を示すIPアドレスのこと。アドレスの始めが127のもの。127.0.0.1(ホスト名はlocalhost)

ルーターについて

通信サービスにおいて、ネットワーク間をつないでパケットが宛先に届くまでの道案内をするための機器にルーターがあります。ルーターのネットワーク層ではIPヘッダに記されたIPアドレスを見て次の転送先を決定します。

通信の世界ではコンピュータ間の距離を通過したルータの数で表します。この時に使用する単位をホップといいます。

ルーターが行う宛先までの経路決定をルーティングといいます。ルーターはルーティングを行うためにルーティングテーブルという情報を持っています(こちらはエンジニアが手動で設定する方法と、自動で設定する仕組みがありますがここでは割愛します)。ルーターはバケツリレーのようにルーティングテーブルに従って相手機器にデータを送り届けていきます。

今のわい
今のわい

ふぅ、今日はここまで。大丈夫かな?

うん、プロトコルがIPしかないのでイメージしやすいね。

ルーティングについてもう少し調べてみるYO!

10年前のわい
10年前のわい

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です