IPルーティングとは？ルーターがデータを転送する仕組み

インターネット上で、情報はどのようにしてA地点からB地点に届くのでしょうか？IPルーティングは、データが元のアドレスから最終目的地まで移動する際の経路を説明します。IPルーティングの仕組みを理解するのに苦労しているなら、誰でも理解できる言葉に置き換えて説明します。このWikiHowでは、IPルーティングとは何か、どのように機能するのか、なぜ重要なのかを説明します。また、tracerouteツールを使ってIPルーティングの動作を確認する方法も紹介します。

IPルーティングの基本

1. IPとは "Internet Protocol "の略です。これは、ネットワーク上のホスト（コンピュータやルータなど）間でデータを送信する方法を決定するプロトコルです。IPルーティングは、ルーターがあるホストから別のホストにデータを送信するために使用するプロセスを説明します。
2. IPルーティングは、世界中の郵便センターのようなものだと考えてください。誰かが世界の反対側にいる誰かに郵便で手紙を送るとき、その手紙はどうやって相手の住所に届くのでしょうか？その手紙は一連の異なる郵便サービスセンターを通過しなければならず、それぞれのセンターが最終目的地へ向かう途中で次の停留所へ手紙をルーティングする。

   • ホストコンピュータは、世界の反対側にある別のコンピュータに送信する必要があるIPパケットを持っています。
   • 郵便サービスのハブの作業員と同じように、IPパケットの入出庫場所を調べ、最終目的地までの最短・最速ルートを決定します。
   • 私たちの家庭や会社に住所があるように、ネットワーク上の各ホストにもそれぞれ.IPアドレスがあります。あなたのコンピュータのIPアドレスは、インターネット上の別の大きなルータに接続されているルータによってあなたに割り当てられます。ルーターはIPアドレスからIPアドレスへデータをルーティングし、ちょうど郵便局員が住所から住所へ手紙をルーティングするのと同じです。

IPルーティングの仕組み

1. ホストコンピュータやデバイスは、インターネット上にデータのパケットを送信します。インターネット上のすべてのコンピュータやデバイスは、独自のIPアドレスを持っています。コンピュータでインターネットを必要とする何か（ウェブブラウザでウィキハウにアクセスするなど）をするたびに、データは「パケット」としてコンピュータからルーターに送信されます。

   • インターネット上のすべてのルータとホストは、異なる経路を介して接続されており、これらの停止は、それぞれ独自のIPアドレスを持っています。
2. ルーターはデータのパケットを受信します。ウェブ・ブラウザでアクセスすると、まず最初に、ウェブサイトをブラウザに配信するよう要求するデータのパケットをルータが受け取ります。どのようなデータが必要で、そのデータをどこに送ればいいかを知るために、ルーターはパケットのヘッダーを見ます。ヘッダーには宛先のIPアドレスが含まれています。
3. ルーターはルーティングテーブルを参照し、最適な経路を決定する。これは、GoogleマップやWazeが渋滞を避けるための最適な経路を提供するのと同じようなものです。GoogleマップやWazeがドライブルートを表示する前に地域の交通情報をチェックするのと同じように、ルーターはルーティングテーブルをチェックして最短経路を見つけます。

   • 各ルーターは独自のルーティングテーブルを持っており、各データパケットが目的地まで移動する経路を記録しています。ルーティングテーブルのルートには、静的なものと動的なものがあります。
   • つまり、あるアドレスから別のアドレスにデータを送信する場合、そのデータは常に同じ経路を通ります。例えば、食料品店に行くのにいつもフリーウェイを走り、裏道を通らない場合、あなたは食料品店まで静的ルートを走ります。
   • 交通状況に基づいて食料品店までのルートを選択する場合は、ダイナミック・ルートを走行することになる。ダイナミックルーティングテーブルは、目的地までの最短・最速経路に基づいて自動的に更新されます。
4. 経路上の次のルーターがデータを受信し、それに応じて転送する。次のルーターはデータを受信すると、最初のルーターと同様にパケットヘッダーをチェックし、自身のルーティングテーブルを参照してデータの送信先を決定します。データは最終目的地に到達するまで、異なるルーターを通過し続ける。

   • ルーターは、そのアドレスが自分のネットワーク上にあると判断すると、データを配信する。その後、要求があれば、宛先のコンピュータは元のアドレスにデータを送り返す。
   • ルーターが最短経路が最速でないことを検出した場合、データはより多くのルーターを経由して宛先に到達することがあります。

トレースルートを使ってIPルーティングの動作を見る

1. traceroute "または "tracert "コマンドをコンピュータ上で使用すると、アドレス間のルートを見つけることができます。これは、データが目的地に到達する際に通過する各IPアドレスを表示するだけでなく、テストパケットがそのルータに到達し、コンピュータに戻ってくるまでの時間（往復時間、またはRTT）を表示します。開始するには、WindowsまたはMacの.NET Frameworkを開きます。
2. wikiHow.comへのトレースルートを実行します。Windowsを使用している場合は、tracert www.wikihow.com と入力してEnterキーを押します。Macの場合は、「traceroute www.wikihow.com 」と入力し、Enterキーを押します。これにより、データのテストパケットがwikiHow.comに送信され、そこに到達するまでの経路を確認することができます。
3. 結果を解釈する。途中の各停留所は「ホップ」と呼ばれ、各ホップには独自のアドレスがあります。いくつかのホップはホスト名（x.comcast.netなど）として表示され、他のホップはIPアドレスとして表示されます。

   • ルート上の最初のIPアドレスは、自分のルーターのIPアドレスで、デフォルトゲートウェイのIPアドレスとしても知られています。このアドレスは、コマンドプロンプトでipconfig/allと入力しても見つけることができます。
   • 番目のアドレスは、あなたのルーターが次にパケットを送ることにしたルーターです。このIPアドレスはあなたのISPに属している可能性が高いが、より大規模なネットワーク（職場や学校など）にいる場合、パケットはISPに到達する前に複数の内部ルータを経由する可能性がある。
   • 数値のある3つの列は、パケットがそのルーターに到達し、コンピュータに戻るまでにかかった時間（RTT）を表示します。値はミリ秒（ms）で表示されます。いくつかのホップの時間が著しく大きい場合、その場所での待ち時間を示す可能性があります。一般的には、150ms以下であれば許容範囲と考えられます。
   • 数値の代わりにアスタリスクが表示された場合、通常はパケットロス、またはデータの取りこぼしを示しています。しかし、宛先でアスタリスク以外何も表示されず、トレースルートが正常に完了した場合は、ターゲットアドレスのファイアウォールがリクエストをブロックしている可能性があります。
4. 同じアドレスに別のトレースルートを実行してください。テストパケットは同じ経路を通ったのか、それとも異なるルーターを通過したのか？別のアドレスにtracerouteを実行してみて、パスの違いに気づきましたか？これがIPルーティングの動作です！

この記事は「 IPルーティングとは ？ How Routers Transmit Data Over the Internet" を改変して作成しました。特に断りのない限り、CC BY-NC-SAの下で利用可能です。