パケット
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用語解説
パケット交換ネットワークで転送される、制御情報とデータをまとめた一定単位の情報です。厳密なTCP/IPの階層ではIP層のPDUをIPパケットと呼び、上位層のデータへIPヘッダを付加して作り、データリンク層のフレームに格納して各リンク上を転送します。
■ 試験で押さえるポイント
送信時は、アプリケーションデータへTCPヘッダを付けてセグメント又はUDPヘッダを付けてデータグラムを作り、IPヘッダを付けてパケットにし、さらにデータリンク層のヘッダと必要なトレーラを付けてフレームにするカプセル化を行います。受信側では逆順に取り外します。
IPヘッダには送信元・宛先IPアドレス、上位プロトコル、TTL又はHop Limitなどが含まれ、ペイロードにはTCPセグメント、UDPデータグラム等が入ります。誤り検出用FCSは一般にIPパケットではなく、それを運ぶEthernetフレームのトレーラです。
ルータは宛先IPアドレスと経路表から次の転送先を選び、TTL又はHop Limitを一つ減らします。リンクを越えるたびにフレームの送受信MACアドレスは付け替えられますが、IPアドレスはNAT等がなければ原則として送信元から宛先まで維持されます。
一つのリンクで運べる最大のIPパケットサイズはMTUに制約されます。大き過ぎるIPv4パケットは条件により分割されますが、IPv6では中継ルータは分割せず、送信元がPath MTUを考慮します。分割損失や再構成負荷を避けるため適切なサイズで送ります。
パケット交換では多数の通信が回線を統計的に共用でき、各パケットが別経路を通ることもあります。一方、混雑時には待ち行列による遅延、損失、到着順の入替え及びジッタが生じるため、上位プロトコルやアプリケーションが必要な制御を行います。
音声や映像も小さな時間単位でパケット化されます。パケットを小さくすると一つの損失の影響とパケット化待ちは減りますが、同じデータ量に対するヘッダ比率と処理回数が増えるため、遅延と効率の均衡を取ります。
日常的にはフレームやセグメントを含めて「パケット」と総称することがあります。試験では、問われているOSI／TCP/IPの層、参照するアドレス及び付加されるヘッダを確認して用語を選びます。
■ 過去問での着眼点
IPパケットはIPヘッダとペイロードから成り、各リンクではデータリンク層のフレームに格納されて転送されます。ルータは宛先IPアドレスで次ホップを選び、リンクごとにフレームのMACアドレスを付け替えます。ヘッダ、ペイロード、トレーラがどの層に属するかを確認します。IPパケットとEthernetフレームを階層で区別し、MTU、TTL及びFCSの所属を取り違えないようにします。
例: PC Aから別ネットワークのPC Bへ送るTCPデータは、TCPセグメント、IPパケット、Ethernetフレームの順に包まれます。ルータ通過時には最初のフレームを外してTTLを減らし、次リンク用のMACアドレスを持つ新しいフレームへ同じIPパケットを格納します。