ネットワーク層の役割は，異なる伝送方式を使ったネットワーク同士を相互接続して通信する場合に，通信相手までデータを配送することです。
複数のネットワークが相互接続されている状況だと，指定した相手に届くまでにいくつかのネットワークを経由することになります。ルート（経路）も一つとは限りません。目的のアドレスのコンピュータにたどり着く正しいルートを選んだり，複数ある中から最適なルートを選ぶのもネットワーク層の機能です。今回はデータを送り届けるルートの決め方を説明します。
パケット交換方式のネットワークを介して，パケットを転送する中継装置をルーターと呼びます。ルーターは，ネットワーク層でデータを送り届ける役割の中心を担います（pict.1[拡大表示]）。通常，ルーターは二つ以上のネットワークにつながる口（ポート）を持っています。
経路を選択するルーティング処理
ルーターは，受け取ったパケットに書かれたあて先アドレスを基に，あて先のネットワークにつながるポートにパケットを送り出します。このとき，あて先アドレスから送出ポートを決めるために使うのが経路表（ルーティング・テーブル）です。経路表はポートとそこにつながっているネットワークの対応表です。例えば，ネットワーク層プロトコルの一つであるIPの経路表では，(1)あて先のネットワーク・アドレス（アドレスの範囲），(2)あて先ネットワークの方向にある最寄りのルーターのアドレス，(3)そのネットワークにつながるポート——の三つが一組になっています。
目的のコンピュータが自分と同じネットワークにあれば，ルーターは自分（ポート0）にパケットを送り出します。別のルーターが管理するネットワークのコンピュータがあて先の場合は，そのルーターが接続されたポートにパケットを送り，転送を依頼します。
ただ，インターネットの通信などの場合は，あて先アドレスが経路表に必ずあるとは限りません。個別のルーターが世界中のすべてのネットワークのアドレスを知っているわけがないからです。その場合は，デフォルト・ゲートウエイと呼ばれるルーターが接続されたポートへパケットを送り出します。デフォルト・ゲートウエイは通常，上位のネットワークに接続されています。
静的ルーティングと適応的ルーティング
複数のネットワークが相互接続されていると，あるルーターからあて先のコンピュータへ到達するルートは一つとは限りません。どうすれば，正しいルートを選択し，迷うことなく相手までデータを送り届けることができるでしょうか。その秘密は，経路表を作る方法と関係します。
経路表を構築する方法は大きく分けて二つあります（pict.2[拡大表示]）。まず，管理者がルーターごとに手作業で一つ一つ設定する方式で，この方式を静的（スタティック）ルーティングと呼びます。もう一つはルーター同士が情報を交換して，経路表を自動的に作る適応的（ダイナミック）ルーティングです。
静的ルーティングでは，目的地までのルートはいつでも，最初に管理者が決めたとおりになります。別の見方をすると，仮にネットワークが途中で切れたり，特定のルーターが混雑するような状況になっても，いつでも同じルートが使われるので，相手にパケットが届かなかったり，極端に時間がかかったりします。
これに対して，ネットワークの状況に応じて経路を動的に変更するのが適応的ルーティングです。このため，ルーティング・プロトコルと呼ばれる手順を使って，いろいろな情報をルーター間で交換します。ネットワークのつながりや通信の負荷，遅延などの情報を定期的，あるいは変化があった時点で交換し，ルーターは得られた情報を基に，必要に応じて経路表を書き換えます。こうして通信が行われる時点でなるべく最適と思われるルートを選ぶのです。つまり，目的地までのルートは常に同じと限りません。
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●筆者：水野 忠則（みずの ただのり）氏 静岡大学創造科学技術大学院 大学院長・教授。情報処理学会フェロー，監事。現在の研究分野はモバイル&ユビキタス・コンピューティング，情報ネットワークなど ●筆者：佐藤 文明（さとう ふみあき）氏 東邦大学 理学部 情報科学科。東北大学大学院工学研究科修了。現在の研究分野は通信ソフトウエアの開発方法，分散処理システムなど ●イラストレータ：なかがわ みさこ 日経NETWORK誌掲載のイラストを，創刊号以来担当している。ホームページはhttp://creator-m.com/misako/ |
