インターネットの基盤「IP」を知る -- No.1

役割1　転送先を決める --- あて先IPアドレスがエリアの内か外か

日経NETWORK

2004.10.25

　IPが担っている四つの役割を順番に見ていこう。まずは，転送先を決める仕事だ。

ルーティングが最大の仕事

　パソコンで動いているIPが，アプリケーションなどによって作られたデータを細かく区切ってパケットの中に収めて送信する。これを受信したルーターのIPが別のルーターに転送し，これを受けとったルーターのIPがまた別のルーターへ…。IPネットワークの基本動作であるこのような説明は，これまでに何度も目や耳にしてきた人が多いだろう。ちょうど火事のときにバケツをリレーして水を運ぶようなものだと例えられることも多い。

　どの住所ならどの方向へ運ぶのがふさわしいのか，パソコンやルーターのIPが知っているのである。この転送先を決めるのが，IPの最大の仕事であり，ルーティングと呼ばれる処理だ。

　ルーティングというとルーターの仕事と考えがちだが，送信元パソコンのIPもルーティングをしている。ここでは，1枚のLANカードが装着されたパソコンのIPがIPパケットを送信する際に行う最も単純なルーティングを確認しておこう。

自分で届けるか，ほかに任せるか

　LANカードを1枚しか装着していないなら，そのLANカードから送信すればいい——と考えるかも知れない。確かにパソコンのIPはこのLANカードからパケットを送信する。しかし，転送先は違う。

　送信元パソコンのIPから見ると，自分がつながっているLANに目的地があったら直接そこへ送り届ければいいし，LANの外なら別のルーターに渡して転送してもらう必要がある。つまり，あて先が自分のつながるLANにあるかどうかで，直接届けるか，ルーターに送るかを決めなければならない。これも立派なルーティングであり，送信側パソコンのIPがこなす仕事である。

サブネットとIPアドレスで判断

　送信元パソコンのIPが転送先を決める手順は以下のようになる。

　転送先を決める判断材料は，あて先IPアドレスだ。IPパケットは，さまざまな制御情報を書き込むヘッダー部と，アプリケーションなどが作ったデータを入れるデータ部に分かれている。

図1　ここで登場するIPヘッダー
IPヘッダー中には、だれに送るかを表す「あて先IPアドレス」が書かれている。長さは32ビットである。

図2　転送先を決めるメカニズム
ヘッダー中のあて先IPアドレスとパソコンに設定してある自分のIPアドレスやサブネット・マスクを基に転送先を決める。

　ヘッダーの大きさは，標準で160ビット（20バイト）である。この中に，あて先IPアドレスを収める32ビット（4バイト）分のフィールドがあり，先頭からの位置も決まっている（図1[拡大表示]）。このヘッダーに制御情報を書き込んで完成させるのもIPの仕事である。

　送信元パソコンのIPは，アプリケーションなどが指定したあて先IPアドレスや自分のアドレス（送信元IPアドレス）をIPヘッダーに書き込む。そして，あて先IPアドレスが自分とつながっているLANにあるか，それともエリア外なのかを判断する。具体的には，ユーザーがパソコンに設定したIPアドレスとサブネット・マスクを使う。

　まず，自分自身のIPアドレスとサブネット・マスクの値に対して論理積という演算を行う。例えば，自分自身のIPアドレスが1.1.1.2，サブネット・マスクが255.255.255.0ならば，演算結果は1.1.1.0になる。これは，パソコンがつながっているLANのネットワーク番号と呼ばれ，そこで使っているIPアドレスは1.1.1.0～1.1.1.255の範囲だとわかる。

　あて先IPアドレスが，この範囲に含まれていれば，送信元パソコンのIPはエリア内だと判断し，自分自身であて先に届ける（図2[拡大表示]）。ただ，IPは回線に流す電気や光の信号を作るわけではないので，実際にはIPがLANカードなどにIPパケットの送信を依頼する。

　一方，あて先IPアドレスが，自身のLANの範囲外だったら，IPは近くのルーターにパケットを転送し，その先はルーターのIPに任せる。ルーターのIPアドレスは，自身のIPアドレスやサブネット・マスクと同様に，パソコンにデフォルト・ゲートウエイとして設定しているので，送信元パソコンのIPはどのルーターに転送すればよいか，すぐにわかる。