インターネット層

インターネット層とは

インターネット層は、インターネットプロトコルスイートにおける中核的な役割を担う層であり、ネットワークを跨いだデータグラム（パケット）の転送を司ります。この層は、送信元ホストからネットワーク境界を越えてデータを送り届けるために利用され、必要に応じてIPアドレスを用いて宛先ホストを指定します。

インターネット層の名称は、相互に接続されたネットワーク（インターネットワーキング）を形成する機能に由来します。インターネットワーキングとは、異なるネットワークをゲートウェイを介して接続し、相互に通信できるようにする概念です。

インターネット層のプロトコル

インターネット層では、IPベースのパケットを使用します。ローカルネットワーク内のノード間通信は、リンク層のプロトコルによって処理されるため、インターネット層には含まれません。リンク層は、特定のリンクタイプに合わせたパケット構造を使用します。

インターネット層の設計において重要な原則は、ロバストネス原則（「受け入れるものは寛容に、送るものは慎重に」）です。この原則により、不適切な動作をするホストは、他のユーザーへのサービス提供を妨げる可能性があります。

インターネット層の主な機能

インターネット層は、主に以下の3つの基本的な機能を持ちます。

1. パケットの転送: 送信するパケットの次のホップとなるホストを選択し、適切なリンク層実装にパケットを渡し転送します。
2. パケットの受信: 受信したパケットをキャプチャし、可能であればそのペイロードを適切なトランスポート層プロトコルまで渡します。
3. エラー検出と診断: エラーの検出や診断機能を提供します。

IPv4においては、IPがパケットのフラグメンテーションやデフラグメンテーションを自動的または意図的に行えます。一方、IPv6ではこの機能は削除され、通信エンドポイントであるホストがPath MTU Discoveryを実行する必要があります。これにより、エンドツーエンドの送信量が検出された最大値を超えないように保証します。

インターネット層の信頼性

インターネット層は、信頼できる送信を保証する責任を負いません。提供するのは、信頼性の低い「ベストエフォート」な転送サービスです。これは、ネットワークが必ずしもパケットを正確に届けることを保証しないことを意味します。この設計原則は、初期のARPANETで使用されていたプロトコルからの大きな変更点です。信頼性の責任は、ネットワークではなく通信経路のエンドポイント（ホスト）が担います。この設計により、インターネットは個々のリンク障害やスケーラビリティに対して柔軟に対応できます。

トランスポート層との連携

サービスの信頼性を提供する機能は、トランスポート層のTCPなどの上位層のプロトコルによって実現されます。

IPv4では、各データグラムのヘッダを保護するためにチェックサムが利用されます。ただし、チェックサムはヘッダ情報の正確性を保証するのみで、データ部分のエラー検出は行いません。

コアプロトコル

インターネット層の主要プロトコルは、IP（IPv4とIPv6）です。また、ICMPはエラーと診断機能のために使用され、IGMPはマルチキャストグループのメンバーシップ確立のために利用されます。

セキュリティ

IPsecは、IP通信を保護するためのプロトコルスイートです。IPパケットを認証・暗号化し、VPNのセキュリティ確保に広く使われています。

OSIモデルとの関係

インターネット層は、OSI参照モデルのネットワーク層（レイヤ3）と混同されることがありますが、両者は異なる概念です。OSIのネットワーク層は、ネットワーク機能を手助けするすべてのプロトコルを包含しますが、インターネット層は、IPを使用したインターネットワーキングを支援するプロトコルのスイートに限定されます。

IETF規格

インターネット層に関する主要なIETF規格には、以下のようなものがあります。

RFC 791: Internet Protocol (IP)
RFC 792: Internet Control Message Protocol (ICMP)
RFC 815: IP Datagram Reassembly Algorithms
RFC 816: Fault Isolation and Recovery
RFC 879: The TCP Maximum Segment Size and Related Topics
RFC 950: Internet Standard Subnetting Procedure
RFC 1108: Internet Protocol Security Options
RFC 1112: Host Extensions for IP Multicasting
RFC 1122: Requirements for Internet Hosts?Communication Layers
RFC 1123: Requirements for Internet Hosts?Application and Support
RFC 3439: Some Internet Architectural Guidelines and Philosophy

関連項目

エンドツーエンド原理

出典

* 各RFCドキュメント

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