Lesson2：届け先はあて先MACアドレスで指定，フレームはルーターを越えられない

日経NETWORK

2007.09.19

　Lesson2では，送信元からあて先までイーサネット・フレームが届く流れを追ってみよう。ここではイーサネット上の通信の大半を占めるIPを例に説明していく。

IPパケットを乗せて出発

　イーサネット・フレームが送信元からあて先に届く流れは，小包を配達する流れと似ている。そのため，図では小包をIPパケットに，トラックをイーサネットに，トラックの荷箱をイーサネット・フレームに例えた（図2）。

図2●別のLANにデータを送る場合は，いくつかのイーサネット・フレームを乗り継ぐ
IPパケットには送信元IPアドレスとあて先IPアドレスが書いてあり，これはあて先に届くまで変わらない一方，イーサネット・フレームはルーターで中継されるときに作り換えられる。そのとき，送信元とあて先のMACアドレスも変わる。　[画像のクリックで拡大表示]

　パソコンAからパソコンBにデータを送る場合を見てみよう。パソコンAとパソコンBはLANスイッチを介して同じLAN上にある。

　送信元のパソコンAでは，パソコン内のTCP/IPソフトがARP（アープ）というプロトコルを使い，パソコンBのIPアドレスからパソコンBのMACアドレスを調べる。MACアドレスがわかると，データを分割してIPパケットに詰め，このIPパケットをイーサネット・フレームに入れる。

　このときIPパケットには，IPパケットの送信元であるパソコンAのIPアドレスと，あて先であるパソコンBのIPアドレスが付く。一方のイーサネット・フレームには，フレームの送信元であるパソコンAのMACアドレスと，あて先であるパソコンBのMACアドレスが付く。これは，送り状がIPアドレスで記してある小包を荷箱に入れ，その荷箱にMACアドレスであて先と送信元を記した送り状を張り付けたイメージだ。

　こうしてできたイーサネット・フレームをLANカードに渡すと，LANカードが電気信号や光信号に変換してLANに送り出す。

自分に関係するものだけ処理

　パソコンAが送出した信号はLANスイッチを介してあて先であるパソコンBに確実に届く。パソコンBのLANカードは受け取ったイーサネット・フレームのあて先MACアドレスを見て自分あてとわかると，このフレームからIPパケットを取り出してTCP/IPソフトに渡す。TCP/IPソフトは，IPパケットのあて先を見て，自分あてと判断すると，IPパケットからデータを取り出して元の通り組み立てる。これがイーサネット・フレームを使ったイーサネットの通信だ。

　なお，リピータ・ハブを使って複数の機器を接続している場合，パソコンAから送り出されたイーサネット・フレームがLAN上の関係ない機器にも届いてしまうことがある。その場合，パソコンB以外の機器のLANカードはあて先MACアドレスが自分に関係ないことを確認すると，そのイーサネット・フレームを処理せずに廃棄するようになっている。これは，1本の銅線を共有して通信していた初期のころから変わらないイーサネットの基本動作だ。

ルーターでフレームを作り直す

　LANでイーサネット・フレームが届く流れを説明したが，実際のネットワークはLAN内で完結するとは限らない。ルーターを介して外部のLANとデータをやりとりすることもある。イーサネット・フレームは一つのLAN内にしか届かないので，そのままでは通信できない。

　その場合，ルーターが信号を受信して中継する。ルーターはフレームが自分あてとわかると中のIPパケットのあて先を見る。あて先が自分ではないとわかると，その機器にIPパケットを届けるには次にどのIPアドレスに転送すればいいのかを自分が持つ経路表で確認。そのIPアドレスを基にARPでMACアドレスを調べる。そして，そのMACアドレスあてのイーサネット・フレームにIPパケットを入れて送り出す。

　例えば，パソコンAから別のLANに属するサーバーXにデータを送信するとしよう（図2参照）。

　パソコンAはあて先がサーバーXのIPアドレス，送信元がパソコンAのIPアドレスのIPパケットをイーサネット・フレームに乗せて送り出す。このフレームの送信元はパソコンAのMACアドレス「A」，あて先はルーターのMACアドレス「C」だ。

　ルーターはイーサネット・フレームを受信すると，IPパケットのあて先を確認。サーバーXあてとわかると，サーバーX向けにイーサネット・フレームを作り直して送り出す。このとき，送信元はルーターのMACアドレス「D」に，あて先はサーバーXのMACアドレス「E」に変わる。

　サーバーXがイーサネット・フレームを受信すると，サーバーXのLANカードはフレームのあて先を確認。自分あてとわかると，中からIPパケットを取り出してTCP/IPソフトに渡す。