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ネットワーク層の機能(後編) ―IPアドレスとルーティングプロトコル―

2014年12月22日(月)
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IPアドレッシングとIPルーティングにおける役割

IPは、ネットワーク層のアドレスを定義します。このアドレスにより、TCP/IPネットワークに接続しているホストまたはルータのインターフェイスが識別されます。このアドレスは、基本的には郵便の宛名と同じです。郵便サービスに手紙を配達してもらうためには住所が必要であるのと同じように、IPパケットを受信する必要があるインターフェイスにはIPアドレスが必要です。

TCP/IPは、同じ物理ネットワーク上で使用されるIPアドレスが同じグループに属するよう、IPアドレスをグループにまとめます。IPでは、これらのアドレスグループをIPネットワークまたはIPサブネットと呼んでいます。先の郵便サービスの例で言うと、IPネットワークとIPサブネットは郵便番号と同じような働きをします。近隣の住所にすべて同じ郵便番号が割り当てられているのと同じように、隣接するIPアドレスは同じIPネットワークまたはIPサブネットに属していなければなりません。

IPでは、ネットワークが特定の概念を意味する用語として定義されています。本連載(および他の記事)では、IPアドレッシングについて説明するときに混乱しないよう、ネットワークという言葉を他の意味で使用しないようにしています。本書では、ルータ、スイッチ、ケーブル、その他のデバイスで構成されたネットワークの総称として、インターネットワークという用語を使用しています。

IPは、同じIPネットワークまたはIPサブネットに分類すべきIPアドレスに関して、具体的なルールを定義しています。同じグループに属するアドレスは、アドレスの最初の部分の値が同じになります。たとえば前回の記事の2つの図では、次の規約を使用することもできました。

  • 一番上のイーサネットに接続しているホスト … 10から始まるアドレス
  • R1とR2間のシリアルリンクに接続しているホスト … 168.10から始まるアドレス
  • R2とR3間のEoMPLSリンクに接続しているホスト … 168.11から始まるアドレス
  • 一番下のイーサネットに接続しているホスト … 168.1から始まるアドレス

これは郵便番号システムや地方自治体が新しい建物に住所を割り当てる方法に似ています。2軒並んだ家の郵便番号が違っていたら変ですし、互いに遠く離れた場所に住んでいる人々が同じ郵便番号を使用するというのもばかげています。

同様に、ネットワーク層のプロトコルは、ルーティングの効率化を図るために、アドレスを位置と実際のアドレス値の両方でグループ化します。ルータは、ルーティングテーブルに対してIPアドレスごとにエントリを1つ追加するのではなく、IPネットワークまたはIPサブネットごとにエントリを1つ追加することができます。

ルーティングプロセスでは、IPv4ヘッダーも使用されます(図1)。このヘッダーには、32ビットの送信元IPアドレスと32ビットの宛先IPアドレスが含まれています。ヘッダーには当然ながら他のフィールドも含まれており、本著の説明において重要なものがいくつかあります。それとは別に、IPヘッダーが20バイトであることと、送信元IPアドレスと宛先IPアドレスが含まれていることを覚えておいてください。

4バイト区切りにした合計20バイトのIPv4ヘッダー

図1:4バイト区切りにした合計20バイトのIPv4ヘッダー

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