パケット通信のプロトコルは，通信時にパケットの先頭部分にあるヘッダーの情報を使います。前回は，ヘッダー内の情報の記述方法などを解説しました。今回はインターネットや企業ネットで広く使われているIP（internet protocol）を例に，実際の通信でヘッダーの情報がどう使われるかを見ていきましょう。

異なるネットワークを相互接続する

　IPはインターネットで使われている通信プロトコルです。インターネットは，いろいろな方式のネットワークの集合体です。インターネットを図示するときに，しばしば「雲（クラウド）」を使うのは，多くのネットワークが相互接続していることを示すためです。

　IPは，電話網と異なり通信の確実性を保証しません。パケットはどのような通信経路を通っても構いませんし，送信された順序でパケットが届くことも保証していません。ネットワークの違いを吸収し，複数のネットワークを経由して，送信元のコンピュータからあて先のコンピュータへパケットを届けるという目的に絞って作られています。


Pict1.IPヘッダーの情報には四つの目的
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Pict2.行き先不明のパケットは破棄される
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　ネットワークを相互接続するルーターはIPヘッダーに含まれる情報を使ってパケットを転送します。ここではIPの仕事を便宜的に四つに分けて，それぞれでヘッダーのどの情報が使われるか見ていきましょう。仕事は(1)ルーティング処理：途中のルーターが転送先を選んだり，パケットを迷子にしない，(2)状態確認：途中で壊れたパケットなどを検出する，(3)分割送信：通信方式の違いを吸収するためにパケットを分割して送る，(4)その他：上位層とデータを受け渡ししたり，パケットの優先順位を示す——の四つです（pict.1[拡大表示]）。

　では，それぞれについて順番に見ていきましょう。

ルーティング処理で使う四つの情報

　まず最初はルーティング処理で使われる情報です。この仕事には「バージョン」，「あて先IPアドレス」，「送信元IPアドレス」，「TTL」——という4種類の情報が使われます（pict.2[拡大表示]）。

　最初の「バージョン」は，文字通りIPのバージョンを示しています。IPには20年ほど前に作られ，現在幅広く使われている「v4（バージョン4）」と，IPv4を改良して機能を追加し，拡張した「v6（バージョン6）」があります。パケットを相手に届けるためにはまず，どちらのバージョンのIPとして処理すべきかを，ルーターの内部でIPパケットを処理するプログラムに知らせる必要があります。こうした理由で，ヘッダーの最初のフィールドにバージョン情報が置かれているわけです。なお，今回の講座ではIPv4を前提に，ヘッダーの情報を説明しています。

　パケットを受け取ったルーターは，次にあて先IPアドレスを読みとり，適切な経路を選んでパケットを転送します。それぞれのルーターは経路表と呼ばれるデータベースを持っています。経路表はあて先アドレスに対し，次に転送すべき隣接ルーターのアドレスをまとめた情報です。ルーターはあて先アドレスを自分の持つ経路表に照会して，次の転送先ルーターを決めるわけです。

　しかし，設定ミスや先のネットワークが突然切断されたといった理由で，ルーターが持っている経路表が実際と合っていない可能性があります。こうした場合，パケットは間違った経路に配送されるので，あて先のコンピュータに届きません。それどころか，最悪の場合はパケットがネットワークをぐるぐるさまよう事態が起こってしまいます。このようにパケットが大量にネットワーク内をさまよう事態を放置すると，ネットワークの転送能力が無駄に使われてしまい，正常なパケットの転送が妨害されます。

　こうした問題が発生しないようにするのが「TTL」（time to live＝生存時間）です。ルーターは受け取ったパケットのTTL値を1減らして次に転送します。つまりTTL値は，ルーターを経由するたびに1ずつ減ってきます。そしてパケットを送り出すときTTLが0になっていたら，ルーターはそのパケットを破棄する約束になっています。こうしておけば，経路表の不具合でパケットがさまよっても，TTLが0になったところで破棄されるので，エラー・パケットでネットワークがダウンするのを避けられます。

●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。
●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/