■ おさらい・レイヤ１〜３

長い長いレイヤ３が終わったところで。
軽く今までの事をまとめてみよう。

ほんっと長かったですものね。
今までの半分はレイヤ３の話だった気がしますよ。

ふむ。
事実なので反論のしようがないな。

それだけ重要ってことですか、博士？

うむ。その通りだ。
だが、レイヤ３が長すぎたし、ネット君のことなので綺麗さっぱり忘れてると思われるので、ちょっと復習をしよう。

綺麗さっぱりって、そこまで忘れてませんよ。

ほぅ。自信を持って言えるのかね？

…。
…。ごめんなさい、忘れてます。

正直でよろしい。
では、どのようにデータ転送が行われるのか、復習だ。

ＡからＢへデータを転送する。
間に２つのルータがあり、それぞれはそうだなイーサネットで接続されているとしよう。

はい。

まずＡからＢへ送るデータが作られ、レイヤ４でセグメントにカプセル化される。
そして、レイヤ３に渡されて、IPヘッダをつけて、IPパケットにカプセル化される。

宛先IPアドレスと、送信元IPアドレスがヘッダにはあるんですよね。

うむ。IPアドレスはわかっているものとしよう。
次に、レイヤ２でイーサネットフレームにカプセル化するわけだ。さて、宛先であるホストＢは異なるネットワークに属している。

え〜っと、そうだとするとどうなるんでしたっけ？

レイヤ２は物理的に接続しているデバイス間の転送を制御するのだったな。
この場合、ホストＢは異なるネットワークに属しており、物理的には接続されていない。

ルータＸが中継するんでしたよね。

そうだ。なので、中継してもらうためにルータＸにデータを送る。
さて、ルータＸという宛先を特定するために、何が必要だ？

宛先を特定する？
え〜っと、アドレスですか？

うむ。物理的接続されているに相手に届けるため、イーサネットでは宛先MACアドレスが必要だ。
さて、中継してもらうルータＸのMACアドレスはどうやって知る？

MACアドレスを知る方法？
…。ARP!!

よしよし。ルータＸのMACアドレスを知るために、ルータＸに対してARPを行う。
この時使うIPアドレスはデフォルトゲートウェイのアドレスとして取得済みだ。

でふぉるとげーとうぇい…。
異なるネットワークへの出入り口となるデバイス、でしたよね。

そうだ。
さて、ARPによって宛先MACアドレスを取得し、イーサネットフレームにカプセル化する。

IPパケットの前に、イーサネットヘッダとしてMACアドレスが、後ろにイーサネットトレーラとしてFCSが付け加えられるんですね。

うむ。これがレイヤ１で電気信号化されて、10BASE-Tを伝わってルータＸに転送される。
この時点での、データに付加されているアドレスは以下のようになる。

宛先MACアドレスを見て、ルータＸはデータを受け取る。
さて、次にルータがすることはなんだ？

ふふふ。さすがにここ最近何回もでてましたから覚えてますよ。
宛先IPアドレスを見て、ルーティングするんですよね。

ほほぅ、まだ揮発してなかったか。
その通り、どのルートを使って宛先に届けるか(ルーティング)を決定する。ルーティングとはどのように行うのだ？

宛先IPアドレスからサブネットマスクを使って宛先ネットワークアドレスを出して。ルーティングテーブルを参照して、ルートを決定する、でしたよね。

うむうむ。非常によろしい。
今日のネット君は一味違うな。

へへへ。

いつまで覚えていられるか保証の限りではないがな。

ぐぅ。

さて、ルータＸはルーティングの結果、ルータＹにデータを転送することとなった。
なので、データの宛先を変更する必要がある。

宛先の変更？
何のためです？

ルータＹにデータを届けるためだ。
物理的に接続している宛先へのMACアドレスの変更が必要だな。

あ〜、そうですね。
今のデータの宛先MACアドレスはルータＸ宛ですものね。

うむ。
再びARPを行う。

さて、これで次に受け渡しする宛先が特定できたわけだ。

ということは。
ルータＹにデータを送るわけですね。

そうだ。
宛先と送信元のMACアドレスを変更し、レイヤ１で電気信号化してメディアに流す。

なるほど。これでルータＹに届いたわけですね。
ルータに届いたってことはまたルーティングですよね。

うむ。ルータＹがルーティングテーブルを見ると、自分と直接接続しているネットワークだとわかる。
よって、またもやARPの出番だ。

今度はホストＢのMACアドレスを知りたい、と。

そうだ。
ARPにより、宛先MACアドレスを知ったならば、あとは先ほどと同じだ。

これでホストＢまでデータが届いたわけですね。

■ まとめ・レイヤ１〜３

上記の事をまとめてみると。
まず、レイヤ１は電気的なデータの転送を受け持つ。

ですね。

ただし、電気信号は、誰に送るとか、どんなデータかとかは一切関知しない。
当たり前といえば当たり前だな。電気信号なんだから、メディアに沿って流れるしかない。

電気信号自体が、どこにいくか判断できるわけないですからね。

うむ。
よって、レイヤ２で物理的に接続されているデバイス間での制御を行う。具体的には、まず、誰が送信を行うかだな。

誰が送信を行うか？

イーサネット、IEEE802.5のようなLAN環境においては、それが必要だ。
イーサネットの場合はなんだった？

誰が送信を行うか…。イーサネット…。
CSMA/CD!!

よし。CSMA/CDにより、衝突がなるべく発生しないように送信を行う方法が決定された。
そして、誰にフレームを届けるかをレイヤ２で決定する。

MACアドレスですね。

そうだ。これらの制御によって、物理的に接続されているデバイス間でデータは転送される。
だがしかし、より広範囲のネットワークでは、レイヤ２だけでは役不足だ。

レイヤ３の登場ですか。

レイヤ３はネットワーク間のデータ転送を制御する。
ルータにより、このネットワーク間のデータ転送を行う。

レイヤ３はなんか盛りだくさんでしたよね。

レイヤ３はあくまでもネットワークとネットワークを繋ぐレイヤだ。
ネットワーク内のデータ転送はイーサネットやIEEE802.5が行う、という点を忘れないように。

はい。

■ TCP/IPモデル

いよいよ、次回からはレイヤ４の説明だ。
実際は、TCPとUDPという２つのプロトコルの説明が中心となる。

てぃーしーぴー、ゆーでぃーぴー。

うむ。
これらのプロトコルを説明する前に、TCP/IPモデルについて話しておこう。

てぃーしーぴーあいぴー・もでる？
モデルってことは、OSI参照モデルみたいなモデルですか？

以前話したとおり、OSI参照モデルはガイドラインだ。
実際の仕様はOSIモデルに沿って考え出されるが、そっくりそのままでなくてもよい。

あ〜、なんか聞き覚えありますね。
レイヤ２のところでそんな話をしてたような。

そうだな。
レイヤ２がIEEEではLLC副層とMAC副層に分かれてる、という話で同じ話をした。

そうそう。
OSI参照モデルに反してないんですか、と聞いた覚えがあります。

うむ、そういう話をしたな。
同様に、現在のネットワークのデファクトスタンダード・プロトコル、TCP/IPも、モデルを持っている。

TCP/IPがですか？

そうだ。
TCP/IP環境で使用できるアプリケーションやプロトコルを開発するには、このTCP/IPモデルに従う必要がある。

ははぁ。

TCP/IPモデルは以下のような階層構造になっている。

４層？

うむ、レイヤ７・６・５をまとめてアプリケーション層に。
レイヤ１・２をまとめて、ネットワークインタフェース層にしている。

レイヤ３も名前が変わってますね。
ネットワーク層から、インターネット層に。

そうだな。
これもまた以前話したが、TCP/IPは複数のプロトコルの集合体だ。

TCP/IPぷろとこる・すいーと、でしたっけ。

その通りだ。
そして、この複数のプロトコルは、TCP/IPモデルの４層にそれぞれ以下のように配置されている。

ネットワークインタフェース層には何もないですよ？

うむ。
ネットワークインタフェース層には、イーサネットやIEEE802.5、WAN用のPPP。さらに10BASE-TやADSL、ISDNといったものがすべて入っている。

では、何故上の表にいれないんですか？

これらは、TCP/IP専用というわけではないからな。
IPX/SPXでも使えるものだ。

なるほど。

実際、完全にOSI参照モデルとTCP/IPモデルは一致しない。
例えば、レイヤ４のTCPとUDPはレイヤ５の機能を持っていたりする。

へぇ。
それはなんか変な話ですね。

確かにそうだな。
これは、OSI参照モデルはすべての通信ネットワークのモデルとして組み立てられているが、TCP/IPモデルはそうではない、という所からきている。

？
どういうことです？

OSI参照モデルは、あくまですべての通信の「モデル」なのだよ。
実際例とは違ってくるのは多少はしょうがない。

ははぁ。

さて、TCP/IPモデルの特徴は、トランスポート層ではTCP・UDPが。インターネット層ではIPが使われている、という点だ。
どのようなアプリケーションでも、これらを使用する。

はい、そうなりますね。

つまりIP・TCP/UDPを使えるようにしておけば、どんなアプリケーションでも大丈夫という形なわけだ。
非常に柔軟性の高いモデルであるといえる。

ははぁ。
アプリケーションを作りやすい、ってことですか。

うむ。そう考えてもらって問題はない。
この特徴が、インターネットをデファクトスタンダードへ押し上げたと考えることも可能だ。

アプリケーションが作りやすいと、色々なものができますものね。
そうすると、使い勝手がよくなりますしね。

その通りだ。
現在のインターネットはもちろんTCP/IPが使われている。インターネットを考えるには、TCP/IPモデルで考えた方がわかりやすい。

そういうもんですか？

うむ。
もちろん、OSI参照モデルの仕組みを知っていないと、TCP/IPモデルはわからないがな。
さて、今回はこのへんにしておこう。

はい。

次回はいよいよレイヤ４だ。

了解です。
３分間ネットワーキングでした〜♪