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）の論理アドレスです。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、マシンのネットワークインターフェイスカード（NIC）に物理的に書き込まれ、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アドレスはめったに変更されません。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。ブロードキャストであるため、ネットワークセグメント（ブロードキャストドメイン）上のすべてのホストがこのパケットを受信して​​処理します。ARPパケットには、送信側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、宛先のARPパケットを受信すると、自身のMACアドレスで応答します。

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、通信が必要な場合は、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、通信するために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パケットを作成した後、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の信頼性の低いプロトコルであるため、ICMPも同様です。

ネットワークに関するフィードバックは、発信元のホストに返送されます。ネットワークでエラーが発生した場合は、ICMPによって報告されます。ICMPには、数十の診断メッセージとエラー報告メッセージが含まれています。

ICMP-echoおよびICMP-echo-r​​eplyは、エンドツーエンドホストの到達可能性をチェック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-r​​eplyを送り返すようにバインドされます。トランジット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し、それぞれが明確に定義された数のホストを持つことを可能にする階層アドレス指定スキームを提供します。IPアドレスは多くのカテゴリに分類されます。

• Class A  -ネットワークアドレスに最初のオクテットを使用し、ホストアドレス指定に最後の3オクテットを使用します

• Class 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

• Class 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。

• Class 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可能）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、将来的に地球全体またはそれ以降で使用できる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。このようにして、そのサブネット上のDHCPサーバーがダウンしている場合でも、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を搭載したマシンは、IPアドレスを変更すること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に完全に取って代わると予想されています。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でさまざまなネットワークを簡単に話したり、ローミング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
• Tunneling
• NAT-PT