ネットワーク

【OSI参照モデル】ネットワーク層とは

ネットワーク層

ネットワーク層とは、OSI参照モデルの第三層(レイヤ3)で定義されている層で、その役割は目的地までデータを届ける(エンド・ツー・エンド)ことです。

OSI参照モデルの第二層(レイヤ2)で定義されているデータリンク層の役割は、隣接する機器間の通信を可能にすることでした。

ネットワーク層では、IPアドレスと呼ばれるインターネット上の住所と、ルーティングと呼ばれる最適経路を導き出す仕組みで、目的地までの経路を導き出します。

ネットワーク層

上記は目的地までデータを届けるイメージ図です。(※PC1からPC6宛にデータを送る)

簡単な流れ

  • PC1はデフォルトゲートウェイであるルータAにデータを送る
  • ルータAはルーティングテーブルと呼ばれる経路情報を参照してPC6までの最適経路を確認する(ルーティング
  • 処理2の結果よりルータAはルータCにデータを転送する
  • ルータCはPC6にデータを届ける

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ネットワーク層で使われる通信プロトコル

ネットワーク層で使用される主なプロトコルは次の通りです。

プロトコル説明
IP(Internet Protocol)インターネット上で通信する際に主要となる通信プロトコル。インターネット上の住所である「IPアドレス」についての定義をしている。IPの主要バージョンはInternet Protocol Version 4 (IPv4) であり最も普及しているが、IPアドレスの枯渇問題により、後継の Internet Protocol Version 6 (IPv6) への移行を推奨している。
ICMP(Internet Control Message Protocol)ICMPは 主要プロトコルである「IP」 を補助する役割を持つ通信プロトコル。コネクションレス型(一方的に送る)のプロトコルである「IP」を使った通信において、ICMPは発生した各種エラー情報の検知などを行う。
ICMPv6(Internet Control Message Protocol for IPv6)IPのバージョンがIPv6の場合に利用される通信プロトコル。(ICMPのIPv6用)
IPsec(Security Architecture for Internet Protocol)IPパケットのレベルで暗号化する通信プロトコル。
IGMP(Internet Group Management Protocol)マルチキャストに参加(離脱)するホストのグループを設定し、ネットワークに通知するための通信プロトコル。
英語と日本語だと会話が成立しないのと同じで、通信もルールを決めてやり取りをしています。そのルールのことをプロトコルといいます。

ネットワーク層のネットワーク機器

ルータ(router)

ルータ(router)とは、コンピュータネットワーク上において異なるネットワーク間の中継器です。

ネットワーク上のコンピュータが自分の所属しているネットワークから外部にアクセスする時は必ずルータを経由します。例えば次の図のように、「PC1」が「ネットワークB」や「ネットワークC」にあるコンピュータにデータを送るには「ルータA」を経由します。

ネットワーク層

ルータは「ルーティングテーブル」と呼ばれる経路情報を保持しており、その経路情報を元に最適な経路を導き出すことができます。この最適経路を導き出す仕組みをルーティングといいます。

ルーティングテーブルには、インターネット上の住所である「IPアドレス」が管理されており「宛先のIPアドレス」から宛先のコンピュータが、どのネットワークに所属しているかを確認しそのネットワークへとデータを転送していき目的地まで届ける流れです。

レイヤ3スイッチ(L3スイッチ)

レイヤ3スイッチとは、スイッチングハブルータの機能を併せ持つネットワーク機器です。

近年では、機能の高速化により「レイヤ3スイッチ」と「ルータ」の違いは薄れてきていると言われていますが、ルーターは主にLANとWANの境に設置します。それに対してL3スイッチはLAN内に設置し、内部のネットワーク同士をつなぐスイッチとして利用されています。

OSI参照モデル 各層の役割

層(レイヤ)名称説明
7層(L7)アプリケーション層利用者が使うアプリケーションが通信できるようにするため約束事を定義
6層(L6)プレゼンテーション層通信する上でのデータや画像などのデータ形式の約束事を定義
5層(L5)セッション層通信を確立(開始・終了)するための約束事を定義
4層(L4)トランスポート層通信する際の信頼性についての約束事を定義
3層(L3)ネットワーク層データを目的地まで届けるための約束事を定義
2層(L2)データリンク層隣接する機器間でデータの送受信を行うための約束事を定義
1層(L1)物理層電気信号などに変換するための約束事を定義

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