OSI参照モデル第3層：ネットワーク層の解説

ネットワーク層の概要

OSI参照モデルにおけるネットワーク層は、第3層に位置し、異なるネットワーク間でのデータ転送を実現する重要な役割を担っている。本層は、エンドツーエンドの通信経路を確立し、データを適切な宛先まで届けるための論理的な制御を行う。

主要機能

ネットワーク層は、以下の3つの主要機能を提供する。

論理アドレッシング

ネットワーク層では、IPアドレスなどの論理アドレスを用いて、送信元と宛先を一意に識別する。この論理アドレスは、物理的なネットワーク構成に依存せず、階層的な構造を持つことで効率的な経路制御を可能にしている。

ルーティング（経路制御）

複数のネットワークを経由してデータを転送する際、最適な経路を決定する機能である。ルーティングアルゴリズムは、ネットワークの状態、距離、コストなどの要素を考慮し、効率的なパケット転送経路を選択する。

パケット転送

上位層から受け取ったデータをパケット単位に分割し、選択された経路に従って転送する。各パケットには、送信元および宛先の論理アドレスを含むヘッダ情報が付加される。

代表的なプロトコル

ネットワーク層で動作する代表的なプロトコルとして、以下が挙げられる。

1. IP（Internet Protocol）：インターネットにおける基幹プロトコルであり、IPv4およびIPv6が広く使用されている
2. ICMP（Internet Control Message Protocol）：エラー通知や診断メッセージの伝達に使用される
3. ルーティングプロトコル：OSPF、BGP、RIPなど、ルーティング情報の交換に使用される

ネットワーク層の位置づけ

ネットワーク層は、下位のデータリンク層から独立した論理的なアドレス体系を提供することで、物理的なネットワーク構成の変更に柔軟に対応できる。また、上位のトランスポート層に対して、ネットワークの詳細を隠蔽した統一的なインターフェースを提供する役割を果たしている。

まとめ

ネットワーク層は、異なるネットワーク間でのデータ転送を実現するための論理的な制御層である。論理アドレッシング、ルーティング、パケット転送という3つの主要機能により、インターネットをはじめとする広域ネットワークにおける通信基盤を支えている。