レイヤ3 概要

レイヤ3　概要

■ネットワーク

ネットワークとは
⇒何かと何かが網目状に繋がっていて何かを運ぶこと

コンピュータネットワークでのネットワークとは
⇒コンピュータや各デバイスをメディアで相互接続した論理的なグループのこと

論理的なグループとは？

例えば、A市B区C町1番地2丁目3番という場所に住んでいるとする。
つまり、A市というネットワークが存在し、そのネットワークに所属していることになる。
つまりネットワークとは、パソコンが所属している場所ということになる。

レイヤ2はそのネットワーク内での相互通信の方法だった。
レイヤ3は、ネットワーク間の相互通信の方法になる。

このような相互通信したネットワークのことをインターネットワークという。

■インターネットワーク

今世界を繋いでいるインターネットは、世界中数百万個の小さなネットワークを繋いだインターネットワークだ。
では、なぜ小さなネットワークに分ける必要があるのか？

例
先ほどの住所の例でいうと、A市というネットワークの中に、さらに小さなB区というネットワークがあって、さらにC町というネットワークがある。

＜世界は一つ、A市だけでいいのでは？＞

小さな市ならいいが、大きな市だとより小さく分けないと大変。
なぜなら、いきなり番地とかになると、A市122365478番地とかになってしまう。

より、小さく分けることで、制御を簡単にする必要がある。
ネットワークの場合、トラフィックの制御のため。

トラフィック＝交通量（アクセス量）

大きな単位で制御してしまうと、トラフィックは膨大な量になる。
なので、小さい単位で、外に出なくてもいいようなものを外に出さないという制御が必要。

■論理アドレス

MACアドレスの欠点
⇒アドレスと実際の機器の場所が無関係

つまり、アドレスを見ただけでは、実際の機器の場所がわからない。
そうなると、何処に誰がいるか、という管理が大変になる。

よって、レイヤ3の論理アドレスはその辺をカバーしている。
階層型アドレッシングという方式。

論理アドレスは、何処のという情報と誰という情報の大きく2つの情報から成り立っている。

ネットワーク1に属するAというPCの論理アドレスは、「1のA」
ネットワーク2に属するXというPCの論理アドレスは、「2のX」となる。
アドレスにどの場所の誰かという情報が両方入っている。

MACアドレスが持っている情報は
⇒作ったベンダと製造番号

つまり、MACアドレスは確かに世界中でユニークなアドレスだが、「誰？」しか分からない。
「何処の？」がない。

これがMACアドレスの欠点。

さらに論理アドレスは、より細かく分けることができる。

「ネットワーク1」内部の「ネットワークあ」内部の「ネットワーク￥」内部の「Z番」と複数のネットワーク情報を持つことができる。

論理アドレスを使うことにより、「何処の、誰」という宛先が明確になりインターネットワーク内でのデータの転送が可能になる。

そして、この論理アドレッシング、階層型の利点は経路探索がしやすいということ。

■経路選択

インターネットワークは複数のネットワークが接続されている。
となると、宛先を届けるために複数のネットワークを経由していく必要がある。

「あ」から「い」へデータ転送するには、「A」から「F」の6つのネットワーク、そして12本のリンクをたどっていくわけだ。
この通る道筋のことを経路という。

ここで論理アドレスが生きてくる。

例えば、「い」は「Yのい」なので、まず「ネットワークY」に運ぶ経路を考えればいい。

身近な例
電話番号は論理アドレスにような階層型の番号だ。
例えば、0123-45-67899の場合。

NTT局は、千歳市付近の局と接続する。
次は、市内局番が45だから、千歳市付近の45局だということが判明する。

で、千歳付近の45局の6789番の電話機と接続する。

これをネットワークに置き換えると、0123-45-6789というアドレスは、
「0123番ネットワーク（千歳市）」の「45番ネットワーク（45局」の「6789デバイス」となる。

結果、どうやって運ぶかもわかりやすい。
そして、どうやって運ぶかはというのを考えるのがルータ。

■ルータ

ルータは宛先への最適な経路を選択する能力を持つ。
宛先への距離、使用するメディアの転送速度、トラフィック量、信頼性などを考慮してよりよりルートを探し出すのだ。

ブリッジやスイッチよりも1段上のデバイス。
このように経路を探し出すことをルーティングという。

そして、ルータはデータを受け取ったポートから、探し出した最適な経路にしたがって、適切なポートから送り出す。
スイッチとよく似ているが、スイッチがMACアドレスに基づいてスイッチングを行うのに対して、ルータはレイヤ3の論理アドレスに基づいてスイッチングを行う。

インターネットワークでの通信、つまりネットワーク間の通信にはルータが必要。
逆説的にいうならば、ルータがなければネットワーク間の接続は不可能。

ルータはネットワークとネットワークを繋ぐ経路を探し出す。
つまりルータがないとその経路ができない。

ネットワークとネットワークがハブで接続されていたとしても、「ネットワークAの1」と「ネットワークBの2」は相互通信できない。
ネットワークとは、論理的なグループだ。
同じグループ以外からはルータを経由しないと相互通信できない。そういうルールとなっている。

＜今日のポイント＞

 ・ネットワーク間、インターネットワーク間での接続をレイヤ3は担当する

・膨大なトラフィックを制御するため、小さなネットワークに分ける必要がある

・レイヤ3は論理アドレスを使う

・論理アドレスは階層型アドレッシングで、どこの誰、という情報をもつ

・ルータがネットワーク間を接続する

・ルータは最適な経路を選択し、スイッチングを行う

・ルータがなければネットワーク間の接続は行えない