■ インターネットワークでのデータ転送

博士。

どうした、ネット君。

なんで、こんな長々と４つのアドレスについて話し合ってきたんでしたっけ？

(はぁ〜〜〜っ)

どうしたんですか、ため息なんかついて。

いやなに。世の無常というものを考えていたんだよ。

そうなんですか。
さすが博士。高尚ですね。

…。
いやもう、何も言うまい。君がそれで幸せならば。

はぁ。

ともかく。
レイヤ２・３でのカプセル化を思い出してもらおう。

このカプセル化で必要な、イーサネットヘッダ、IPヘッダは以下の通りだ。

この通り、宛先IP・MACアドレス、送信元IP・MACアドレスの４つが必要だ。
データ転送をしたいと思うならば、これら４つのアドレスが必須ということだな。

そうそう、そうでした。

ほほぅ、思い出したか。
では聞くが、何故IPアドレスのみ、またはMACアドレスのみではいけないのかね？

え〜っと、それは。
役割が違うからです、よね？

どう違うのかね？

え〜〜〜〜っと。
MACアドレスは、「何処の・誰」という情報がないから大きなネットワークでは使いにくい。
そのため、複数のネットワークを繋ぐような場合は論理アドレスを使う。

うむ。まあよしとしよう。
実際、複数のネットワークを繋がない単一LANのみならば、MACアドレスだけでもデータ転送は可能だ。

そうなんですか？

NetBEUIというプロトコルがある。これはMACアドレスだけを使用してデータ転送を行うプロトコルだ。
ただし、やはり大規模なネットワークには向かない。

そうですよね。
MACアドレスだけだと、名前だけで世界中から人を探し出すようなものですものね。

そうだ。
なので、複数のネットワークを繋ぐインターネットワークでのデータ転送には、論理アドレスが必要ということだ。

…。
じゃあ、IPアドレスだけあれば、MACアドレスはいらないんじゃ？

ううむ。確かにそう思えることもある。
PPPなどではMACアドレスは使われないわけだしな。
ただ、LANのような環境の場合、レイヤ２での制御にどうしてもMACアドレスが必要だ。

レイヤ２での制御？

うむ。CSMA/CDやトークンパッシングのようなメディアアクセス制御だな。
レイヤ３のどのプロトコルでもパケット転送を使えるように、レイヤ２でのメディアアクセス制御をMACアドレスで行っているのだよ。

ん、ん〜っと。
CSMA/CDでも、トークンパッシングでも、どちらをつかってもIPでデータ転送を行うには関係ない、ってことですか？

そう。そのため、レイヤ２の物理アドレスで制御をしておく必要がある。そうすればIPはインターネットワークでの転送だけを考えればすむ。
そのような役割の分担こそが、ネットワーク・モデルだったろう？

ははぁ。
そういえば、そうでしたね。

■ ルーティング

インターネットワークでのデータ転送に必要なことはなんだった？

なんだった、って。
論理アドレスを使うこと、ですか？

ふむ、聞き方が悪かったな。
例えば、鉄道ネットワークで、大阪から東京まで人(パケット)を運ぶ際に考える必要があるのは？

鉄道の場合？
どの路線を使うってことですか？
…あぁ。そうか経路選択ですね。

うむ、よかった。第19回を読み直せと怒鳴りつけるところだった。
つまり、どのネットワークを経由してパケットを届けるかというルーティングをする必要がある。

ルートを決めるから、ルーティングでしたよね。

例えば、Xネットワークの「あ」からYネットワークの「い」まで、何番の道を通り、どのネットワークを経由していくか。
これがわからないことには、データを伝送できない。

上の図で言えば。
道１→Ａ→道４→Ｃ→道８→Ｆ→道12→Ｙ。
道１→Ａ→道４→Ｃ→道７→Ｄ→道10→Ｅ→道11→Ｙ、とかいくつか考えられますよね。

うむ。電気信号ごときに、どの道を通っていくのがよいか選択できるわけないだろう？
なので、ルータがルートを決定する。

ルート[route]を決定するから、ルータ[router]ですか。

そうだ。
前にも説明したが、ルータがルートを決定することにより、ネットワークは相互にデータ転送が可能になる。

ルータがなければ、異なるネットワーク間はデータ転送できないでしたっけ。

■ ルータによるネットワークの接続

そうだ。
ルータを使った簡単な接続図を示そう。

ルータはこのように、ネットワークを接続する。
せっかくだから、IPアドレスで表記してみよう。

ははぁ。
ルータもハブやブリッジと同じようにポートをいくつか持っているんですね。
それで、各ポートに別のネットワークが接続している、と。

うむ。
ただし、ルータのポートは、ハブやブリッジのポートと違い、論理アドレスを持つのだ。

論理アドレスを持つ？

うむ。
先ほどの図のルータの部分をアップにしてみると、このようになる。

つまり、ルータの各ポートはそれぞれのネットワークに所属している形になるわけだ。

なんで、わざわざIPアドレスをつけたりするんです？

ハブやブリッジとは機能が大きく違うからだな。
ハブやブリッジは、流れている信号やフレームを間で制御するという形だったが、ルータはパケットを受け取って、送り出すデバイスなのだよ。

受け取って、送り出す？

うむ。
他ネットワークへのデータ転送を希望するホストは、ルータに送って、届けてもらうという形をとるので、アドレスが必要なのだよ。

ははぁ。

ルータを使わない場合、同じネットワーク内にしかデータは転送できないというルールがあったよな。
なので、ルータに届けるためには、ルータが同じネットワーク内にいなければならない。

ルータにデータ転送するために、ルータが同じネットワークに所属する必要がある、と。
なので、ルータのポートにはIPアドレスが与えられるんですね。

■ ルータの動作

実際のルータの動作だが。
まず、ルータはルーティングテーブルというものを持っている。

るーてぃんぐてーぶる？

うむ。
最適なルートの地図だと思ってもらうとわかりやすい。
つまり、ルータが受け取ったパケットの宛先までの最適なルートが載っている地図だ。

最適なルートが載っている地図。
それで、ルータは宛先ネットワークまでのルートを決定するんですか？

そうだ。
この地図には、宛先ネットワークまでの距離、次に中継するルータ、そのルータへ繋がっている自分のポートなどが載っている。

図の赤いルータのルーティングテーブルは上のような形になる。

中継ルータなし、距離０ってのは、自分とすぐ繋がっているネットワークってことですね。

うむ。ルータはこのテーブルにしたがって、受け取ったパケットを宛先まで送る。
つまり、ルーティングテーブルこそがルータの要なのだよ。

ははぁ。
どのルートを使って届けるか、を調べるための地図ですからそりゃ重要でしょうね。

では、簡単にルータの動作を説明しよう。

はい。

まぁ、これはいいな。

ホストは、他のネットワークへ送りたいから、ルータへパケットを送るんですね。

先ほどのルーティングテーブルを見てわかるとおり、ルーティングテーブルにはネットワークアドレスしか載っていない。

そういえば、そうですね。

いちいち、「○ネットワークの▲ホストへのルート」と記憶するのは大変なので、「○ネットワークへのルート」とテーブルには載せているわけだ。
宛先ネットワークへ届けるのがルータの役割で、宛先のホストまで届けはしない。

え？でもならどうやって宛先ホストまで届けるんですか？

そのネットワークのLANの制御方式による。イーサネットやIEEE802.5でホストまで届けるのだよ。
レイヤ３とレイヤ２の役割の違いだな。

ははぁ。

ルーティングテーブルには最適なルートが載っている。
それにしたがって、宛先までのルートを決定するわけだ。

もしも宛先が遠くにあるならば、間に存在するルータがそのパケットを受け取って、またルーティングをする。
このように、次々にルータを中継していって、宛先ネットワークに届く形になる。

は〜。

■ ルータの動作・例え話

そうだな、例えて言うならばルータはバスターミナルになるな。

バスターミナル？

例えばＡ市Ｙ町に住むネット君が、Ｃ市Ｘ町に行きたいとする。
ネット君は自分の住んでいるＹ町からＡ市バスターミナルに行く。
(ルータへパケットを送る）

はい、バスターミナルに行きました。

Ａ市バスターミナルの案内所(ルーティングテーブル)に聞くと、「Ｃ市に行くには、一度Ｂ市へ行ってください、Ｂ市行きは３番乗り場(ポート)になります」、と案内される。

３番乗り場からバスに乗って(ポートから送信)、Ｂ市へ行きます。

Ｂ市のバスターミナルの案内所では「Ｃ市行きは１番乗り場です」と言われて、１番乗り場からＣ市行きバスに乗る。

そうすると、Ｃ市のバスターミナルにつきますよね。

Ｃ市バスターミナルでは、「Ｘ町へ行くには５番乗り場からでるバスに乗ってください。あとはバスの運転手の指示(レイヤ２アクセス制御方式)に従ってください」と言われる。

５番乗り場からバスに乗って、運ちゃんの指示どおりＸ町の停留所で降りる。

と、こんな感じだ。
感じはつかめると思うが？

ははぁ。
なんとなくは理解しました。

うむ。
ルータは非常に重要なので、しばらくルータの話を続ける。

長いですね、レイヤ３。

インターネットワークでは、レイヤ３が重要なのだよ。

なるほど。

では、また次回。

了解。
３分間ネットワーキングでした〜♪