Data-communication-computer-network-network-layer-protocols
DCN-ネットワーク層プロトコル
ネットワーク内のすべてのコンピューターには、一意に識別してアドレス指定できるIPアドレスがあります。 IPアドレスは、レイヤー3（ネットワーク層）論理アドレスです。 このアドレスは、コンピューターを再起動するたびに変更される場合があります。 コンピューターは、ある時点で1つのIPを持ち、別の時点で別のIPを持つことができます。
アドレス解決プロトコル（ARP）
通信中、ホストは同じブロードキャストドメインまたはネットワークに属する宛先マシンのレイヤー2（MAC）アドレスを必要とします。 MACアドレスは物理的にマシンのネットワークインターフェイスカード（NIC）に焼き付けられ、変更されることはありません。
一方、パブリックドメインのIPアドレスはほとんど変更されません。 何らかの障害が発生した場合にNICが変更されると、MACアドレスも変更されます。 このように、レイヤー2通信を行うには、2つの間のマッピングが必要です。
ブロードキャストドメイン上のリモートホストのMACアドレスを知るために、通信を開始したいコンピューターは、「このIPアドレスを持っているのは誰か」と尋ねるARPブロードキャストメッセージを送信します。 ）このパケットを受信して処理します。 ARPパケットには、送信ホストが通信したい宛先ホストのIPアドレスが含まれています。 ホストは、自分宛てのARPパケットを受信すると、自身のMACアドレスで返信します。
ホストが宛先MACアドレスを取得すると、レイヤー2リンクプロトコルを使用してリモートホストと通信できます。 このMACからIPへのマッピングは、送信ホストと受信ホストの両方のARPキャッシュに保存されます。 次回、通信する必要がある場合、それぞれのARPキャッシュを直接参照できます。
リバースARPは、ホストがリモートホストのMACアドレスを知っているが、通信するにはIPアドレスを知っている必要があるメカニズムです。
インターネット制御メッセージプロトコル（ICMP）
ICMPは、ネットワーク診断およびエラー報告プロトコルです。 ICMPはIPプロトコルスイートに属し、キャリアプロトコルとしてIPを使用します。 ICMPパケットを構築した後、IPパケットにカプセル化されます。 IP自体はベストエフォート型の信頼性の低いプロトコルなので、ICMPもそうです。
ネットワークに関するフィードバックは、発信元ホストに送り返されます。 ネットワークで何らかのエラーが発生した場合、ICMPによって報告されます。 ICMPには、多数の診断およびエラーレポートメッセージが含まれています。
ICMP-echoおよびICMP-echo-replyは、エンドツーエンドホストの到達可能性を確認するために最も一般的に使用されるICMPメッセージです。 ホストがICMP-echo要求を受信すると、ICMP-echo-replyを送り返すようにバインドされています。 中継ネットワークに問題がある場合、ICMPはその問題を報告します。
インターネットプロトコルバージョン4（IPv4）
IPv4は、TCP/IPホストアドレス指定メカニズムとして使用される32ビットアドレス指定スキームです。 IPアドレス指定により、TCP/IPネットワーク上のすべてのホストを一意に識別できます。
IPv4は、ネットワークをサブネットワークに分割できる階層型アドレス指定スキームを提供します。各サブネットワークは、明確に定義された数のホストを持ちます。 IPアドレスは多くのカテゴリに分類されます。
- *クラスA *-ネットワークアドレスには最初のオクテットを使用し、ホストアドレス指定には最後の3オクテットを使用します
- *クラスB *-ネットワークアドレスに最初の2オクテットを使用し、ホストアドレス指定に最後の2オクテットを使用します
- *クラスC *-ネットワークアドレスに最初の3オクテットを使用し、ホストアドレス指定に最後の1オクテットを使用します
- Class D -上記の3つの階層構造とは対照的に、フラットなIPアドレス指定スキームを提供します。
- *クラスE *-実験として使用されます。
IPv4には、プライベートアドレス（インターネット上でルーティングできない）およびパブリックアドレス（ISPによって提供され、インターネット上でルーティングできる）として使用される明確に定義されたアドレススペースもあります。
IPは信頼できるものではありませんが、 「ベストエフォート配信」メカニズムを提供します。
インターネットプロトコルバージョン6（IPv6）
IPv4アドレスの枯渇により、次世代のインターネットプロトコルバージョン6が誕生しました。 IPv6は、128ビット幅のアドレスでノードをアドレス指定し、惑星全体またはそれ以降で使用される将来のために十分なアドレス空間を提供します。
IPv6はエニーキャストアドレッシングを導入しましたが、ブロードキャストの概念を削除しました。 IPv6を使用すると、デバイスはIPv6アドレスを自己取得し、そのサブネット内で通信できます。 この自動構成により、動的ホスト構成プロトコル（DHCP）サーバーの信頼性が失われます。 これにより、そのサブネット上のDHCPサーバーがダウンしても、ホストは相互に通信できます。
IPv6は、IPv6モビリティの新機能を提供します。 モバイルIPv6が装備されたマシンは、IPアドレスを変更する必要なくローミングできます。
IPv6はまだ移行段階にあり、今後数年間でIPv4を完全に置き換えることが期待されています。 現在、IPv6で実行されているネットワークはほとんどありません。 IPv6対応ネットワークがIPv4で異なるネットワークを簡単に話し回ったり移動したりするために利用できる移行メカニズムがいくつかあります。 これらは：
- デュアルスタックの実装
- トンネリング
- NAT-PT
