通信の用途による分類

IPで宛先までデータを転送します。そして、IPで転送するためにはIPヘッダを付加して、宛先IPアドレスを指定します。IPアドレスはさまざまな観点から分類できます。分類の観点の一つが通信の用途です。通信の用途として下の3つあります。これは宛先が1つかそれとも複数かという分類です。

  • ユニキャスト
  • ブロードキャスト
  • マルチキャスト

ユニキャスト

ユニキャストは1対1の通信です。ユニキャストの通信をするときには、ユニキャストのIPアドレスを宛先IPアドレスに指定します。PCやサーバ、ルータなどTCP/IPの通信を行う機器のインタフェースに設定するIPアドレスはすべてユニキャストのIPアドレスです。

図 ユニキャストIPアドレス

ブロードキャストとマルチキャスト

ブロードキャストは、同一ネットワーク上のすべてのホストへ一括してデータを送信する通信です。 ブロードキャストのIPアドレスを宛先IPアドレスにするとブロードキャストの通信を行います。

図 ブロードキャストIPアドレス
上図の雲のアイコンは同一ネットワークを表しています。

そして、マルチキャストは特定のグループに含まれる複数のホストへ一括してデータを送信する通信です。特定のグループの具体的な例として、同じアプリケーションを動作させているホストなどがあります。 マルチキャストのIPアドレスを宛先IPアドレスにするとマルチキャストの通信を行います。なお、送信元IPアドレスは必ずユニキャストIPアドレスです。送信元IPアドレスがブロードキャストIPアドレスやマルチキャストIPアドレスになることはありません。

図 マルチキャストIPアドレス
マルチキャストは、宛先ホストは同一ネットワークでなくてもよいです。
ブロードキャストはマルチキャストの特別な場合です。ブロードキャストは「同じネットワーク上のすべて」というマルチキャストです。

レイヤ2アドレス(イーサネットMACアドレス)との対応付け

IPパケットをネットワーク上に送り出すためには、ネットワークインタフェース層のヘッダを付加して、物理的な信号に変換します。そのためには、IPパケットに付加するネットワークインタフェース層のヘッダのアドレスを考えなくてはいけません。ネットワークインタフェース層のプロトコルでとてもよく利用しているのがイーサネットです。イーサネットではMACアドレスを利用するので、IPアドレスとMACアドレスの対応付けを考えます。

TCP/IPの通信を行うには、宛先になるIPアドレスを与えます。与えられた宛先IPアドレスからイーサネットヘッダの宛先MACアドレスの対応付けを行います。ユニキャスト通信の場合、与えられたユニキャストの宛先IPアドレスからARPによって宛先MACアドレスを解決します。

図 ユニキャストパケット のMACアドレス

ブロードキャスト通信では、宛先IPアドレスはブロードキャストIPアドレスでMACアドレスはブロードキャストMACアドレスの「FF-FF-FF-FF-FF-FF」です。これは自動的に決まります。

図 ブロードキャストパケット のMACアドレス

マルチキャスト通信は、宛先のマルチキャストIPアドレスから自動的に宛先MACアドレスが対応付けられます。マルチキャストIPアドレスに対応するMACアドレスは01-00-5E-00-00-00~01-00-5E-7F-FF-FFの範囲です。マルチキャストIPアドレスの下位23ビットをMACアドレスの中に組み込んでいます。

図 マルチキャストパケット のMACアドレス
マルチキャストIPアドレスとMACアドレスは1対1の対応ではありません。224.0.0.1と239.0.0.1など下位23ビットが同じビットパターンのマルチキャストIPアドレスは同じMACアドレスに対応付けられてしまいます。