初級・中級では機器を1つずつ、そして「層」の存在に触れました。上級では、層モデルとカプセル化で全体を捉え直します。
上級の解説は準備中のため、上級の内容を表示しています。
概要 — まず全体をつかむ
詳細 — 1段階ずつ追う
機器を「層」で捉え直す
アニメーション『ネットワークに登場する機器の全体図』を開く
ネットワークは役割ごとの層の積み重ねです。代表的な整理が OSI 7層 と、実際に使われる TCP/IP 4層。各機器は「どの層で働くか」で位置づけられます。
- 物理層 — 信号（ケーブル・電波・NIC）
- L2 データリンク — MACアドレスで同一ネットワーク内を転送（スイッチ・ARP）
- L3 ネットワーク — IPアドレスで異なるネット間を中継（ルーター）
- L4 トランスポート — ポートとTCP/UDP（L4ロードバランサ・ファイアウォール）
- L7 アプリケーション — HTTP・DNSなど（L7LB・WAF）
カプセル化 — 包んで送り、開いて受ける
- アプリのデータに、TCPがヘッダを付ける（セグメント）
- それをIPが包む（パケット。宛先IP）
- さらにイーサネットが包む（フレーム。宛先MAC）
- 最後にビットとして物理的に送られる
- 受信側は、逆順に開いて（非カプセル化）アプリへ渡す
途中の機器は、自分の層のヘッダだけを見て仕事をします。ルーターはIP（L3）まで、スイッチはMAC（L2）まで。
層で考えると切り分けられる
- L1/L2 — 信号・MACの問題（ケーブル・スイッチ・ARP）
- L3 — 到達性（pingが通るか、経路・IP設定）
- L4 — ポート・接続（そのポートが開いているか、ファイアウォール）
- L7 — 名前解決・アプリ（DNS・証明書・HTTP）
「pingは通るのに名前で繋がらない」＝L3はOKでL7（DNS）の問題、のように層で分けると原因の見当がつきます。
⚠️ 層をまたぐ落とし穴
- MTUの不一致 — L3のIPパケットが経路のMTU（L2フレームで運べる上限）を超え、フラグメント（分割）される。PMTUD失敗だと詰まることも
- ARPスプーフィング — L2の住所を偽り、通信を横取り
- NAT越え — L3/L4のアドレス変換が、P2Pなどの通信を妨げる
- 層の思い込み — 「暗号化(TLS,L7)してるから安全」でも、L3の宛先やタイミングは見える
理解度チェック
そのまま解けます（成績は保存されません）。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。
問1. 送るデータに、各層でヘッダを順に付けて包んでいく仕組みを何と呼ぶ？
問2. WAF（Web Application Firewall）が主に働くのはどの層？
問3. スイッチ（L2）とルーター（L3）が「見る住所」の違いは？
問4. L4（トランスポート層）で機器が主に見るのはどれ？
問5. 「pingは通るのに、名前ではサイトに繋がらない」。最も疑わしいのはどの層の問題？
問6. TLS（HTTPSなど）で通信内容を暗号化していても、経路上から見えてしまうものはどれ？
問7. 1つのフレームで運べるデータの最大サイズを表す略語を英字3文字で答えてください。
問8. L2の住所（MACアドレス）を偽って通信を横取りする攻撃を何と呼ぶ？