Ipv4-example

IPv4-例

この章では、インターネットプロトコルバージョン4を使用して、ネットワーク上で実際の通信がどのように行われるかについて説明します。

ネットワーク内のパケットフロー

IPv4環境のすべてのホストには、一意の論理IPアドレスが割り当てられます。 ホストがネットワーク上の別のホストにデータを送信する場合、宛先ホストの物理（MAC）アドレスが必要です。 MACアドレスを取得するために、ホストはARPメッセージをブロードキャストし、宛先IPアドレスの所有者であれば誰でもMACアドレスを提供するよう要求します。 そのセグメントのすべてのホストがARPパケットを受信しますが、ARPメッセージ内のIPと一致するIPを持つホストのみが、そのMACアドレスで応答します。 送信者が受信ステーションのMACアドレスを受信すると、物理メディアでデータが送信されます。

IPがローカルサブネットに属していない場合、データはサブネットのゲートウェイを使用して宛先に送信されます。 パケットフローを理解するには、まず次のコンポーネントを理解する必要があります-

• * MACアドレス*-メディアアクセス制御アドレスは、一意に識別できるネットワークデバイスの48ビットの工場でハードコードされた物理アドレスです。 このアドレスは、デバイスの製造元によって割り当てられます。
• アドレス解決プロトコル-アドレス解決プロトコルは、IPアドレスが既知のホストのMACアドレスを取得するために使用されます。 ARPは、ネットワークセグメント内のすべてのホストが受信するブロードキャストパケットです。 ただし、ARPでIPが指定されているホストのみが、そのホストに応答してMACアドレスを提供します。
• プロキシサーバー-インターネットにアクセスするために、ネットワークはパブリックIPが割り当てられたプロキシサーバーを使用します。 すべてのPCは、インターネット上のサーバーのプロキシサーバーを要求します。 PCSに代わってプロキシサーバーはサーバーに要求を送信し、サーバーから応答を受信すると、プロキシサーバーはそれをクライアントPCに転送します。 これは、コンピューターネットワークでインターネットアクセスを制御する方法であり、Webベースのポリシーの実装に役立ちます。
• 動的ホスト制御プロトコル-DHCPは、事前定義されたアドレスプールからホストにIPアドレスを割り当てるサービスです。 DHCPサーバーは、ゲートウェイIP、DNSサーバーアドレス、IPに割り当てられたリースなどの必要な情報も提供します。 DHCPサービスを使用することにより、ネットワーク管理者はIPアドレスの割り当てを簡単に管理できます。
• ドメインネームシステム-ユーザーが接続したいリモートサーバーのIPアドレスを知らない可能性が非常に高いです。 しかし、彼はそれに割り当てられた名前（tutorialpoints.comなど）を知っています。 ユーザーが接続したいリモートサーバーの名前を入力すると、画面の背後のローカルホストがDNSクエリを送信します。 ドメインネームシステムは、ドメイン名がわかっているホストのIPアドレスを取得する方法です。
• ネットワークアドレス変換-コンピューターネットワーク内のほぼすべてのPCには、インターネット上でルーティングできないプライベートIPアドレスが割り当てられます。 ルーターは、プライベートIPアドレスを持つIPパケットを受信するとすぐにドロップします。 パブリックプライベートアドレス上のサーバーにアクセスするために、コンピューターネットワークは、アドレス変換サービスを使用します。これは、ネットワークアドレス変換と呼ばれるパブリックアドレスとプライベートアドレスを変換します。 PCがプライベートネットワークからIPパケットを送信すると、NATはプライベートIPアドレスをパブリックIPアドレスに変更し、その逆も同様です。

これで、パケットフローを説明できます。 ユーザーが自分のパソコンからwww.finddevguides.comにアクセスしたいとします。 彼女はISPからインターネットに接続しています。 次の手順は、システムが宛先Webサイトに到達するのを支援するために実行されます。

ステップ1 – IPアドレスの取得（DHCP）

ユーザーのPCが起動すると、DHCPサーバーを検索してIPアドレスを取得します。 同じために、PCはDHCPDISCOVERブロードキャストを送信します。これはサブネット上の1つ以上のDHCPサーバーによって受信され、すべてIP、サブネット、ゲートウェイ、DNSなどの必要な詳細を含むDHCPOFFERで応答します。 PCは、提供されたIPアドレスを要求するためにDHCPREQUESTパケットを送信します。 最後に、DHCPはDHCPACKパケットを送信して、IPリースと呼ばれる一定の時間IPを保持できることをPCに伝えます。

または、DHCPサーバーの助けを借りずに、PCにIPアドレスを手動で割り当てることができます。 PCがIPアドレスの詳細で適切に構成されている場合、IP対応ネットワーク全体で他のコンピューターと通信できます。

ステップ2 – DNSクエリ

ユーザーがWebブラウザーを開き、ドメイン名であるwww.tutorialpoints.comを入力し、PCがドメイン名を使用してサーバーと通信する方法を理解していない場合、PCは取得するためにネットワークにDNSクエリを送信しますドメイン名に関連するIPアドレス。 事前に構成されたDNSサーバーは、指定されたドメイン名のIPアドレスでクエリに応答します。

ステップ3 – ARP要求

PCは、宛先IPアドレスが自分のIPアドレス範囲に属していないことを検出し、ゲートウェイに要求を転送する必要があります。 このシナリオのゲートウェイは、ルーターまたはプロキシサーバーにすることができます。 ゲートウェイのIPアドレスはクライアントマシンに知られていますが、コンピューターはIPアドレスでデータを交換しませんが、マシンのハードウェアアドレスが必要です。これは、工場出荷時にコード化されたMACアドレスです。 ゲートウェイのMACアドレスを取得するために、クライアントPCは「このIPアドレスを所有しているのは誰か」というARP要求をブロードキャストします。 ARPクエリに応答するゲートウェイは、MACアドレスを送信します。 MACアドレスを受信すると、PCはパケットをゲートウェイに送信します。

IPパケットには送信元アドレスと宛先アドレスの両方があり、ホストとリモートホストを論理的に接続しますが、MACアドレスは単一のネットワークセグメント上のシステムが実際のデータを転送するのに役立ちます。 送信元および宛先MACアドレスがインターネットを移動するときに（セグメントごとに）変更されますが、送信元および宛先IPアドレスは決して変更されないことが重要です。