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TCP/IPのネットワークインターフェイス層とは?(概要)

TCP/IPのネットワークインターフェイス層を紹介しています。MACアドレスが中心ですが、PC初心者にも分かるように、IPアドレスとMACアドレスの意味や関係を例で紹介しています。人と同様に、通信にも住所や道順が必要な事が理解できます。

ネットワークインターフェイス層とは?

ネットワークインターフェイス層は、TCP/IPの第1層です。ネットワーク内で、データをやりとりするためのプロトコル(規約)として働きます。

ネットワーク内の機器などを送受信するために、どんな通信ケーブルを使うのか、どんなコネクタを使っているのか、などについて定めています。

TCP/IPのネットワークインターフェイス層は、OSI参照モデルの、データリンク層と同じような働きをしています。

通信データの送受信時の流れ

次に、通信データの送受信時の流れを紹介します。

通信データを送信する時には、TCP/IPの第4層(アプリケーション層)から下位層の3層、2層、1層の順に、データは搬送されていきます。

そして、受信者側のデータは、第1層のネットワークインターフェイス層から、上位層の順に搬送されます。

送信データの流れとカプセル化

データを送信する際には、それぞれの階層で処理した情報を送信データに付加しながら送出します。この時に付加する情報は「ヘッダ情報」と呼びます。

このように、前の階層の情報に「ヘッダ情報」を付加して、次の階層に渡すことを「カプセル化」と呼びます。

各階層のカプセル化の名称

データ送信時に「ヘッダ情報」を読み込んでカプセル化しますが、階層ごとに次の名称で呼ぶこともあります。

  • トランスポート層のカプセル
    TCPセグメント or セグメント
  • インターネット層のカプセル
    IPデータグラム or データグラム
  • ネットワークインターフェイス層のカプセル
    MACフレーム or フレーム

受信データの流れと非カプセル化

受信者側では、各階層で付けられた「ヘッダ情報」を確認しながら処理を行いますが、処理を終えると、「ヘッダ情報」を取り除いて、次の階層に送り出します(非カプセル化)

そして、最終段階のアプリケーション層では、データ情報だけになって利用されます。

MACフレームの内容

ネットワークインターフェイス層のカプセル化は、「MACアドレス」を記述した「ヘッダ情報」を、第3層のIPデータグラムに付加してカプセル化したものが、「MACフレーム」です。

ここで、「MACアドレス」とは、通信機器に割り振られている固有のID番号です。このID番号は、読出し専用のROM ICに焼き付けられていて、変更できません。(つまり、一つだけの固有番号です)

固有番号というとIPアドレスがあります。このIPアドレスとMACアドレスの関係はどのようになっているのでしょうか。

IPアドレスとMACアドレスの関係

ネットワークインターフェイス層は、MACアドレスで通信しています。このMACアドレスと、IPアドレスはどのような関係なのでしょう。分かりやすいように、都庁に行く場合の例で紹介します。

東京の都庁は、新宿にあります。 この都庁の住所(アドレス)は、IPアドレスに相当します。

でも、都庁の住所(IPアドレス)が分かっても、例えば東京都下の立川市からどのように行けば良いのか、分からなければ行けません。

立川市からは、最寄り駅から中央線で新宿駅に向かいます。

新宿駅から電車で行くためには、都営地下鉄大江戸線で都庁前駅下車すれば着きます。

この場合、最寄り駅や新宿駅、都庁前駅等はMACアドレスになります。

つまり、都庁の住所のIPアドレスは変わりませんが、経路や経由地(MACアドレス)を変更すれば、変わります。

実際のインターネットでは、経由地には、ルータがあります。ルータは送信先のIPアドレスを元にして、経由地にあるルータのMACアドレスを割り出します。

導かれたMACアドレスは、MACヘッダに書き込まれ、パケットを送出しています。

以上が、立川市から都庁に向かう場合を例にした、IPアドレスとMACアドレスの関係です。

まとめ

ネットワークインターフェイス層は、TCP/IPの第1層です。OSI参照モデルのデータリンク層と、同様にデータをやりとりするためのプロトコル(規約)として働きます。

ネットワークインターフェイス層は、MACアドレスで通信します。

そのため、住所に相当するIPアドレスに対して、経由地のアドレスとして、MACアドレスをMACヘッダ情報として、IPデータグラムに付加してカプセル化したMACフレームを形成しています。

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iyasaretaihito
子どもの時から、昆虫や恐竜、宇宙などに興味がある理科大好きな理系人間です。 会社は半導体設計関連会社に勤務して、60歳で定年退職後は趣味に没頭する、のん気なおじさんです。
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