IPでは、ヘッダ中の宛先IPアドレスをどこに配送すれば良いのかを決めます。IPによる配送の基本的な考え方は、「宛先が自分の知り合いであれば直接渡す」「知り合いでなければ隣人の人に渡す」です。隣の人に渡した結果は、パケットが最終的に宛先まで届くのかがわかりません。非常に無責任な配送方法です。こういった理由で、IPによる通信は「信頼性のない言語」と呼ばれます。つまり、相手に正しく届くかどうかは保証されない通信であるということです。しかし、このいい加減さが、ネットワークの一部が停止しても、他の大部分は通常通り動くというインターネットの最大の利点につながっています。
1:ルータ
ルータは、宛先IPアドレスを見て、適切な経路にパケットを中継する装置です。宛先IPアドレスを見て、中継先を決めることを「ネットワーク層レベルでの中継を行う」と言います。ルータには、複数のNIC(ネットワークカード)が取り付けられています。
2:ルーティングの仕組み
ルータは経路制御表(ルーティングテーブル)を持っており、経路制御表で指示された通りにパケットの中継を行います。ルーティングの基本的な考え方は、
①ルータ自身が直接接続されているネットワーク宛のパケットは、直接配送する。
②それ以外のパケットは、隣のルータ(デフォルトルータとか、ネクストホップルータ)に渡す。
3:ルーティング方式とルーティングプロトコル
経路制御表を手動で設定する方式をスタティックルーティングと言います。ネットワークの規模が小さい時には便利でうs。
一方で、ネットワークの規模が大きくなると、手動での設定は困難になります。そこで、ルータ同士で経路情報の交換を行い、自動的に経路制御表を設定する方式を用います。自動で経路制御表を設定する方式をダイナミックルーティングと言います。
ダイナミックルーティングを行うためのプロトコルには2つあります。
①RIP:経由するルータの台数(ホップ数という)が最も少なくなる経路に中継する方式である。このような、アルゴリズムをディスタンスペクタ型(距離ベクタ型)という。
②OSPF:ホップ数以外にも、ネットワークの混雑度、回線速度などの様々な要素を考慮して、トータルバランスの良い経路に中継する方式である。このようなアルゴリズムをリンクステート型という。
4:IPパケットとイーサネットフレーム
アプリケーションプログラムは、宛先IPアドレスを指定して、相手に送りたいデータをOSに渡します。OSは、これらの情報をもとにIPパケットを生成します。生成されたIPパケットは、イーサネットを使ってルータに届けられます。イーサネット上では、イーサネットフレーム形式にしなくてはなりません。そこで、IPパケットをイーサネットフレームに箱詰めして、イーサネット上を伝えます。IPパケットをそのままイーサネットフレームに箱詰めすることをカプセル化と言います。
5:LAN間接続装置の分類
ネットワークを相互にそつ属する装置は、機能によって、下記のように分類できます。
①ゲートウェイ:特徴は全階層のプロトコル変換機能を持つ。
②ルータ L3スイッチ:ネットワーク層での中継を行う。IPアドレスに基づいて経路の選択/中継を行う。
③ブリッジ L2スイッチ スイチングハブ:データリンク層での中継を行う。MACアドレスに基づいてフレームを中継する。
④リピータ:物理層での動作を行う。電気信号を増幅する。
6:SDN(Software-Defined Networking)
物理的なネットワーク機器の接続にとらわれず、柔軟にネットワークを構成できるようにする仕組みです。SDNの代表的な技術にOpenFlowでは、データ転送に特化したネットワーク機器(スイッチ)を、コントローラと呼ばれるソフトウェアで制御管理することによって、物理的な配置や配線を変更することなく、ネットワークを柔軟に構成することができます。