リンク層

リンク層とは

リンク層は、インターネットプロトコルスイート、特にTCP/IPモデルにおける最下層に位置する重要な層です。この層は、ホストが物理的に接続されているネットワークリンク上で動作するプロトコルや技術を定義します。ネットワークにおける「リンク」とは、ホストやノードを相互接続する物理的または論理的な構成要素を指します。

リンク層のプロトコルは、LANセグメントやWAN接続など、隣接するネットワークノード間でのみ機能します。これらのプロトコルは、他のネットワークにパケットを転送することはありません。RFC 1122とRFC 1123に詳細が記述されており、イーサネット、IEEE 802、PPPなどのプロトコルがその例として挙げられます。

TCP/IPモデルとOSI参照モデルにおけるリンク層

TCP/IPモデルとOSI参照モデルでは、層の分け方が異なります。リンク層は、しばしばOSI参照モデルのデータリンク層（レイヤ2）と物理層（レイヤ1）を組み合わせたものとして説明されます。しかし、TCP/IPモデルにおける層は、操作範囲（アプリケーション、ホスト間、ネットワーク、リンク）を表しており、詳細なプロシージャやデータセマンティクス、ネットワーク技術を定義するものではありません。

一部の教科書では、物理的なデータ転送の側面をリンク層の一部として扱う場合がありますが、物理的なデータ転送規格は通信プロトコルとは見なさないという立場もあります。後者の場合、物理層はTCP/IPモデルの一部ではなく、独立した層として扱われます。

TCP/IPモデルの前身であるARPAnet Reference Modelでは、リンク層の側面は「ネットワークアクセス層」など、曖昧な用語で表現されていました。現代の教科書では、リンク層を「ネットワークインターフェース層」や「ホストツーネットワーク層」と呼ぶこともあります。これらの層には、物理層が含まれることも少なくありません。

リンク層プロトコルの詳細

TCP/IPモデルにおけるリンク層は、ローカルネットワークセグメント内でのみ機能するプロトコルを扱う分野です。リンク層の主要なプロトコルには、以下のものがあります。

Address Resolution Protocol (ARP): IPアドレスをMACアドレスに変換します。
Reverse Address Resolution Protocol (RARP): MACアドレスからIPアドレスを解決します。
近隣探索プロトコル (NDP): IPv6環境でARPと同様の機能を提供します。
Open Shortest Path First (OSPF): 元々はインターネット層で動作するルーティングプロトコルでしたが、IPv6の出現によりリンク層レベルでの動作も考慮されるようになりました。

また、IS-IS (RFC 1142) は、リンクステート型ルーティングプロトコルとしてリンク層に適していますが、OSI参照スタック内で開発されたレイヤ2プロトコルであり、インターネット標準ではありません。

OSI参照モデルとの比較

TCP/IPモデルのリンク層は、OSI参照モデルのデータリンク層と物理層を組み合わせたものと比較されることが多いですが、これらの層は技術的な範囲において一致するものの、同一ではありません。TCP/IPのリンク層は、より広い範囲の概念や用語で分類されています。

例えば、ARPなどのTCP/IPモデルのリンク層プロトコルは、OSIモデルのデータリンク層とネットワーク層の中間に相当すると言われることがあります。このように、直接的な比較や厳密な比較は避けるべきです。なぜなら、TCP/IPにおける層分けは設計基準ではなく、むしろ「有害である」とみなされることもあるからです（RFC 3439）。

「ネットワークアクセス層」という用語も時々使われますが、これは誤解を招く可能性があり、標準的ではありません。リンク層は、単なるネットワークアクセス以上の機能、例えばローカルネットワークのトポロジーを検出したり、ルーターや隣接ホストを発見するなどの機能も持っています。

IETF規格

リンク層に関する主なIETF規格は以下の通りです。

RFC 1122, "Requirements for Internet Hosts -- Communication layers"
RFC 1123, "Requirements for Internet Hosts -- Application and Support"
RFC 893, "Trailer Encapsulations"
RFC 826, "An Ethernet Address Resolution Protocol"
RFC 894, "A Standard for the Transmission of IP Datagrams over Ethernet Networks"
RFC 1042, "A Standard for the Transmission of IP Datagrams over IEEE 802 Networks"
RFC 2740, "OSPF for IPv6"

関連項目

Address Resolution Protocol
Carrier-sense multiple access
CSMA/CD|CSMA_CD
データリンク層
イーサネット

外部リンク

* IEEE 802規格

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