ネットワークインターフェース層
TCP/IPの ネットワークインタフェース層 は、OSI参照モデルの物理層とデータリンク層に相当します。役割も、OSI参照モデルの物理層とデータリンク層を合わせたものです。
- データを物理的な信号に変換して伝える（OSI参照モデルの物理層（レイヤ1）に相当）
- 同一ネットワーク内でデータの転送を行う（OSI参照モデルのデータリンク層(レイヤ2）に相当）
ネットワークインタフェース層のプロトコルには、イーサネットや無線LAN（IEEE802.11）、PPPなどがあります。
イーサネット(Ethernet)
イーサネットは最も普及している有線LANの規格です。
イーサネットの役割は、同一ネットワーク内のあるイーサネットインタフェースから別のイーサネットインタフェースへと物理的にデータを転送するということです。PC/スマートフォン/サーバなどの内部では、データは「0」「1」のビットからなるデジタルデータです。「0」「1」のデジタルデータをそのままネットワークに送り出すことはできません。電気信号や光信号、電波といった物理的な信号に変換しなければいけません。「物理的に転送する」とは、「0」「1」のデジタルデータを物理的な信号に変換して送り届けることです。
イーサネットは、「 単に同じネットワークの中でのデータを物理的な信号に変換して伝えている 」にというのがポイントです。
表： イーサネット規格例
| 名称 | 規格名 | 通信速度 | 規定 |
|---|---|---|---|
| Ethernet | 10BASE-T | 10Mbps | IEEE802.3i |
| Fast Ethernet |
100BASE-TX
100BASE-FX | 100Mbps | IEEE802.3u |
| Gigabit Ethernet | 1000BASE-T | 1000Mbps | IEEE802.3ab |
| 10Gigabit Ethernet | 10GBASE-T | 10Gbps | IEEE802.3an |
WiFi (IEEE802.11)
一般的にWi-Fiは無線LAN規格、イーサネットは有線LAN規格と考えてよいです。
そして、「IEEE802.11」(アイ・トリプルイー・ハチマルニ・テン・イチイチ)が Wi-Fiの通信規格 です。
| 規格 | 周波数帯 | 最大通信速度 |
|---|---|---|
| IEEE802.11b | 2.4GHz | 11Mbps |
| IEEE802.11g | 2.4GHz | 54Mbps |
| IEEE802.11a | 5GHz | 54Mbps |
| IEEE802.11n |
2.4GHz
5GHz | 600Mbps |
| IEEE802.11ac | 5GHz | 6.9Gbps |
| IEEE802.11ad（WiGig） | 60GHz | 6.8Gbps |
| IEEE802.11ax |
2.4GHz
5GHz | 9.6Gbps |
| 周波数帯 | 特徴 | |
|---|---|---|
| 2.4GHz |
【メリット】
壁や天井などの障害物に強く、離れた部屋でも比較的通信が届きやすい
【デメリット】 同じ周波数帯を利用する機器が多いため、電波干渉により接続状況が不安定になったり、通信速度が低下しやすい | |
| 5GHz |
【メリット】
無線LAN専用の周波数帯のため近隣住居や他の家電製品の電波干渉を受けにくく、接続状況が安定しやすく、通信速度の向上を見込める
【デメリット】 壁や天井などの障害物に弱く、2.4GHzより通信距離が短い | |
| 60GHz |
【メリット】
あまり使用されない周波数帯のため、近隣住居や他の家電製品からの電波干渉を受けにくい
【デメリット】 5GHz帯より障害物に弱く、通信距離も10メートル程度と短いため、別室や屋外で利用する通信端末には不向き |
参考： https://flets-w.com/chienetta/pc_mobile/cb_wi-fi06.html
PPPoE
PPPoE（PPP over Ethernet） とは、PPPの機能をEthernetを通して利用するためのプロトコルです。
PPP (Point-to-Point Protocol) とは、OSI参照モデルの第2層：データリンク層で動作するプロトコルで、 コンピュータ同士が1対1の通信を行うための諸々の規定を定めている。
PPP ( P oint-to- P oint P rotocol) は以下２つのプロトコルから構成される
- LCP (Link Control Protocol)コネクションを確立したり切断したり、認証プロトコル（PAP or CHAP）の設定、パケット長の設定などを制御。
- NCP (Network Control Protocol)確立したコネクション上で「どのような通信を行うのか？」を制御。例えば、IP通信であれば「IPアドレスの設定」などを行ったりします（ IPCP ）。
PPPoEを利用すると、LAN（イーサネット）上からでも、ダイヤルアップ接続(PPP接続)のように、ユーザ認証やIPアドレスの割り当てなどが可能になることから、ADSLやCATV、FTTHなどの常時接続サービスにおいて、広く採用されています。
※フレッツADSLでは、ユーザ認証に、メールアドレス風の表記を使って接続先のプロバイダとプロバイダのユーザIDを一括して処理しています。ユーザIDを「ユーザ名@プロバイダ名」という形式で運用することで、複数のプロバイダが選択できるようになっています。@以降の文字列でプロバイダ名を識別しています。
PPPoE接続の流れ
RADIUS（ラディウス）
RADIUS（ラディウス）とは「Remote Authentication Dial In User Service」の頭文字を取ったもので、ネットワーク上のユーザー認証プロトコルの一つです。
そしてRADIUSという認証プロトコルを使って認証サービスを提供するサーバーを、RADIUSサーバーと呼び、古くからダイアルアップ回線やISPのサーバーとして利用されてきました。
現在は、無線LANや有線LANにおけるネットワーク接続の際、ユーザー認証プロトコルとしても利用されており、 弊社の場合は@nifty光などの固定回線やNifMoなどのモバイルサービスを利用しているお客様がPPPoE接続するためにRADIUSサーバーが活用されています。
RFC 2865 Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS)
RFC 2866 RADIUS Accounting
IPoEとは
IPoEとはIP over Ethernetの略称で、「IP（Internet Protocol）」のパケットを「over Ethernet」、つまりLAN規格であるイーサネットを利用して通信する方式のことです。
PPPoEでは電話回線の時代からのPPPの技術を利用している特性上、PPPによってパケットをカプセル化してイーサネットに伝送する、トンネリングという工程が必要です。
一方、IPoEは最初からイーサネットでの通信を想定して開発されています。そのため、IPoEはPPPoEと比較してネットワーク上の混雑を避けやすく、シンプルに接続できるなどさまざまなメリットがあります。
IPoEのメリット
IPoEを利用する大きなメリットは下記の2つです。
- IPoEはボトルネックが発生しない
- IPoEは設定がシンプルである
PPPoEにより回線に接続する場合には、PPPoEトンネルと呼ばれる一連のネットワーク構成を通過します。
そのなかには網終端装置（NTE）と呼ばれる通信機器が存在しますが、網終端装置は収容できるセッション数に限界があり、通信量が増加すると網終端装置がボトルネック(通信帯域幅が狭い地点)となり通信速度が遅くなる場合があります。※網終端装置の上限帯域は1Gbps
PPPoEで通信速度が低下するのは、このボトルネックが要因の1つでした。
一方IPoEでは、ユーザーのIPパケットをそのまま回線事業者（VNE事業者）、そしてプロバイダへと転送するため、PPPoEトンネルを通過する必要がありません。
したがって、PPPoEでみられるような網終端装置のボトルネックが発生せず、より安定した通信が可能となっています。
IPoEは、利用するユーザーの設定がシンプルである点もメリットです。
たとえば、PPPoEでIPv6に接続する場合には、ユーザー側でIPv6 PPPoE対応の通信機器を準備する必要があります。一方、IPoEではPPPoEトンネルを利用しないため、対応の通信機器は必要なく、ONUやホームゲートウェイなどで直接接続できます。
また、 PPPoEではプロバイダから付与されたIDやパスワードでの認証が必要です。
一方、IPoEでは回線側が接続に必要な設定を自動的に行ってくれるため(回線認証）、IDやパスワードによる認証が不要になります。
| IPoE | PPPoE | |
|---|---|---|
| ボトルネックの有無 | 無 | 有 |
| 設定方法 | シンプル | IPv6接続の際に対応の通信機器が必要な場合あり |
| 認証方法 | 回線認証 | IDとPW認証が必要 |
| 通信の安定性 | ◯ | △ |
| IPv4とIPv6の対応 |
IPv6のみ
IPv4 over IPv6の利用で 双方に接続可能 | 基本的にIPv4のみ |
IPoE接続事業者（VNE事業者）
- JPIX (日本ネットワークイネイブラー)
- BBIX
- インターネットマルチフィード
↓ NTT東西の制限緩和/総務省の認可によりにより新規参入が可能に
- ビッグローブ[2016年5月]
- 朝日ネット[2016年5月]
- エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ[2016年9月]
- フリービット[2017年7月]
- アルテリア・ネットワークス [2018年3月]
参考： https://nttdocomo-ssw.com/nssw/dhkr/ouchinetpress/communication/article044/