ネットワーク

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【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す役割を持ちます。

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。

  1. PC1はPC6宛にデータを送る
  2. 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
  3. ルータAはPC6までの最適経路を導き出し(ルーティング)ルータCにデータを転送する
  4. 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アクセスするためには、「ルータA」を経由します。

ネットワーク層

ルータには「ルーティングテーブル」と呼ばれる経路情報を保持されており、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、主に次のような違いがあります。

レイヤ3スイッチ ルータ
主体 ハードウェア ソフトウェア or ハードウェア
速度 高速 低速~高速
動作するプロトコル TCP/IP マルチプロトコル
価格 高価 低価~高価
機能 少ない 小ない~多い

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 通信を行う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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