Layer2通信とLayer3通信

IEEEのOSI参照モデルTCP/IPモデルによると、ネットワークアーキテクチャは、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層とアプリケーション層の七つがある。通信パートナーの同一層はピアとなっている。

物理層とは、機械的な物理メディアと電気的な物理シグナリングを規定している。。
データリンク層とは、単一リンク上のステーション間の通信を確立し、フレームの送受信やリンクアドレスの読み取り等を行う。また、物理層の差異性を隠蔽し、上位層に統一したインタフェースを提供する。
ネットワーク層とは、多数のデータリンクを介した複数のステーション間の通信を確立する。
トランスポート層とは、上位層にエンドツーエンド通信機能を提供し、下位層に信頼性を増強する。
セッション層とは、信頼性の高い通信を確認するためのメカリズムを提供する
プレゼンテーション層とは、データ表示を取り扱うメカリズムを提供する
アプリケーション層とは、エンドユーザアプリケーション

レイヤ2通信

レイヤ2通信とは、同一リンク上にあるステーション間の通信関係である。特徴しては、通信両者は、同じネットワークIDのIPアドレスを用いていることである。

レイヤ2通信はMACアドレスにより、行われる。表１のように、MACアドレスは6オクテットから構成されており、最初の3オクテットがベンダー識別子で、最後の3オクテットは各ベンダーが管理するアドレスになっている。

表1：MACアドレス
OUI			DUI
1th Octet	2nd Octet	3rd Octet	4th Octet	5th Octet	6th Octet

表２：MACアドレスの第1オクテット
1st Octet
8th bit	7th bit	6th bit	5th bit	4th bit	3rd bit	2nd bit	1st bit

表３：I/GビットとU/Lビット
1st bit	I/G(Indigidual/Group) Bit	0	Unicast MAC Address
		1	Multicast MAC Address
2st bit	U/L(Universal/Local) Bit	0	Universal MAC Address
		1	Local MAC Address

Unicast MAC Addressは一対一のレイヤ2通信で、 Multicast MAC Addressは一対複数のレイヤ2通信である。

Universal MAC Address：最初の三オクテットは、一意な企業IDで、IEEEに管理されている。 Local MAC Address：最初三オクテット(OUI)は無効にされ、ローカルに管理されている。 U/Lビットは通常、0に設定されている。

Broadcast MAC Addressは、最初と最後の三オクテットが全部1に設定されている。一対全部のレイヤ2通信である。

ARPはIPアドレスからMACアドレスに、またRARPはMACアドレスからIPアドレスに変換してくれる。通信相手は通常、IPアドレスやホストネームで指定される。ホストネームで指定された場合では、 /etc/hostsを調べたり、DNSサーバを問い合わせたりして、ホストネームからIPアドレスに変換する。

レイヤ3通信

レイヤ3通信は、IPアドレスに基づいて行われる。 IPアドレスはIPv4とIPv6の二種類がある。

IPv4アドレス

IPアドレスは長さが4オクテットで、表４のように、第一オクテットにより、四クラスに分かれている。レイヤ2通信と対応関係を確保するために、IPアドレスも、ユニキャストアドレス、ブロードキャストアドレス、マルチキャストアドレスがある。また、

表４：IPアドレス
IPアドレス	第一オクテット								範囲	用途
クラスA	0	0	0	0	0	0	0	0	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255	ユニキャスト
クラスB	0	1	0	0	0	0	0	0	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
クラスC	0	1	1	0	0	0	0	0	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
クラスD	0	1	1	1	0	0	0	0	224.0.0.0 ~ 239.255.255.255	マルチキャスト
クラスE	0	1	1	1	1	0	0	0	240.0.0.0 ~ 247.255.255.255	実験用

IPアドレスのクラスをなくすために、また大きいクラス内にサブクラスを作るために、ネットワークマスク(Network Mask)が使われている。ネットワークマスクはIPアドレスと同じく、 4オクテットで、IPアドレスとペアになっている。ネットワークマスクは最初、一番左側から1で、残ったビットは0で埋められる。ペアになっているIPアドレスは1で埋められた部分がネットワークIDを示し、0で埋められた部分は、ホストIDを意味している。

IPv6アドレス

IPv6アドレスは長さが16オクテットで、ユニキャスト、マルチキャスト、エニーキャストの三種類がある。