第9回 第3層で理解!ルーターの基礎


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  掲載日:2003/03/12
 第3層で理解!ルーターの基礎

 第9回では「ネットワーク層」について解説していこう。前回はMACアドレスとハブを中心に取り上げたが、今回はIPアドレスとルーターを取り上げる。ブロードバンドの普及で最近では家庭でも使われるようになり、すっかり身近な存在となったルーター。その仕組みや機能、また、ルーティングプロトコルをキッチリと理解していこう。また、このルーターによって実現するセキュリティやIPネットワークについて、DMZやSSL、Ipsec、そしてMPLSなどの最新技術についてもにわかりやすく紹介する。 第3層で理解!ルーターの基礎 イメージ


OSI参照モデル第3層 ネットワーク層

ネットワーク層とは
 前回のデータリンク層に続き、今回はネットワーク層について学んでいくことにしよう。
 OSI参照モデル第3層のネットワーク層(network layer)では、パケットを相手まで届ける際の取り決めや、実際の制御を行う。
 ネットワークに接続されるコンピュータには、それぞれIPアドレス(IP address)という、ネットワーク上の住所に相当する情報が割り振られている。IPアドレスは、ネットワークアドレス(network address)と、ネットワーク内のコンピュータを指し示すホストアドレス(host address)という2つの情報を持っている。
 この情報をもとに、ネットワーク層では送信元と宛先、双方のアドレスを明確にすることで、ネットワーク上のどの相手とのやり取りをするかを確定するとともに、その相手までの通信経路を選定することで、実際の通信を実現している。

ネットワーク層の機能
 LANを始めとするネットワークは、後で説明するルーターという機器によって他のネットワークと接続することができる。つまり、限られた範囲に構築されたネットワークを、無限大に相互接続することにより、巨大なネットワークを構築することが可能なのだ。ちなみにインターネットは、複数のネットワークが相互接続されたネットワークということができる。
 このような複雑な構造を持つネットワークの場合、目的のコンピュータまで、データを正確に伝達する機能が不可欠となる。また、ネットワーク内部でやり取りされるデータは、ネットワークの外部に対して不必要に中継しない機能も必要となるが、これらの制御を実現するのがネットワーク層の役割だ。
 また、ネットワーク層では、複数に分割されたパケットのすべてが順序正しく宛先に到達したかを管理するシーケンス制御や、パケット自体が正常に宛先に届いたか否かを判断する誤り制御機能なども担当している。

MACアドレスとIPアドレスの関係
 さて、本講座を毎回購読されている方であれば、コンピュータ同士がやり取りする際、データリンク層におけるMACアドレスを用いるため、わざわざIPアドレスを新たに設定する必要はないのではと感じられた方もいらっしゃることだろう。
 MACアドレスは、確かにコンピュータを物理的に一意とする機能をもつが、実はこのアドレスは、ネットワーク内のセグメント内でのみ有効となる物理アドレスであり、ネットワークを隔てた遠隔地とのやり取りを実現するためのものではない。このため、ネットワークとネットワークの境界を超えるためには、MACアドレス以上にグローバルな視点で見た独自のアドレス情報が必要となる。このアドレス情報が、ネットワーク層で管理されるIPアドレスだ。
 なお、ネットワーク層においては、上位層から渡された伝送すべきデータに対して、IPヘッダーと呼ばれる情報を付加してデータリンク層へと渡している。データリンク層と同様、独自のヘッダー情報を付加することで相手の同一層とのやり取りを可能としているわけだ。

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