この記事の要点

TCP/IP モデルのインターネット層は異なるネットワーク間でパケットを届ける役割を持つ層 主要プロトコル: IP (IPv4 / IPv6) / ICMP（疎通確認・エラー通知）/ ARP（IP ↔ MAC 解決）/ IGMP（マルチキャスト） IP はベストエフォート — 順序保証・再送・到達保証はしない（TCP に任せる） OSI 参照モデルでは第 3 層 (ネットワーク層) に相当 — TCP/IP モデルでは「第 2 層」と呼ぶこともある ルーティング: ルータが宛先 IP を見て次の経路を選択 — RIP / OSPF / BGP 等のプロトコルで経路情報を交換 関連: TCP/IP / トランスポート層

インターネット層とは

インターネット層 (Internet Layer) は TCP/IP モデルの階層の 1 つで、異なるネットワーク間を跨いでパケットを届ける役割を担います。OSI 参照モデルでいうネットワーク層（第 3 層）に相当し、TCP/IP モデルでは下から数えて 2 番目に位置することから「第 2 層」と表現される文献もあります。

この層の主役は IP プロトコル。IP アドレスを使ってパケットの宛先を識別し、ルータが中継しながら世界中のホストへ届けます。

TCP/IP モデルにおける位置

TCP/IP モデル	OSI 参照モデル	主なプロトコル
アプリケーション層	5〜7 層	HTTP / HTTPS / DNS / SMTP / SSH
トランスポート層	4 層	TCP / UDP / QUIC
インターネット層	3 層	IP / ICMP / ARP / IGMP
ネットワークインタフェース層	1〜2 層	Ethernet / Wi-Fi / PPP

主要プロトコル

IP (Internet Protocol)

パケット交換型の通信プロトコルで、宛先・送信元 IP アドレスを持つパケットを生成・転送します。バージョンは IPv4（32 bit、約 43 億アドレス）と IPv6（128 bit、ほぼ無尽蔵）。

項目	IPv4	IPv6
アドレス長	32 bit	128 bit
表記	192.168.1.1	2001:db8::1
ヘッダ長	20〜60 byte	固定 40 byte
ブロードキャスト	あり	なし（マルチキャストで代替）
セキュリティ	IPsec 任意	IPsec 推奨

IP はベストエフォート。順序保証・再送・到達保証は行いません。必要なら上位の TCP が担当します。

ICMP (Internet Control Message Protocol)

IP の補助プロトコルで、疎通確認やエラー通知を扱います。ping や traceroute は ICMP を使った代表ツール。

• Echo Request / Reply — ping の往復確認
• Destination Unreachable — 宛先到達不能の通知
• Time Exceeded — TTL 切れ（traceroute の原理）
• Redirect — より良い経路の通知

ARP (Address Resolution Protocol)

同一 LAN セグメント内で IP アドレス → MAC アドレスを解決するプロトコル。IPv4 専用で、IPv6 では NDP (Neighbor Discovery Protocol) に置き換わっています。

IGMP (Internet Group Management Protocol)

マルチキャストグループの管理プロトコル。動画配信やオンラインゲームのマルチキャスト配信で使われます。

IP パケットのヘッダ構造（IPv4）

フィールド	サイズ	役割
Version	4 bit	IPv4 なら 4
IHL	4 bit	ヘッダ長（32bit ワード単位）
TOS / DSCP	8 bit	QoS 優先度
Total Length	16 bit	パケット全長
Identification	16 bit	フラグメント識別
TTL	8 bit	残り中継回数（0 で破棄）
Protocol	8 bit	上位プロトコル番号（TCP=6, UDP=17, ICMP=1）
Source / Destination Address	各 32 bit	送信元・宛先 IP

ルーティングの仕組み

パケットの宛先 IP がローカル LAN 内になければ、ルータがルーティングテーブルを見て次の隣接ルータ（ネクストホップ）へ転送。これを繰り返して目的地に到達します。

経路情報の種類	説明	用途
スタティックルート	管理者が手動設定	小規模・固定経路
RIP (Routing Information Protocol)	ホップ数最小、簡易	小規模 LAN
OSPF (Open Shortest Path First)	リンク状態 + コスト計算	企業内 LAN（IGP）
BGP (Border Gateway Protocol)	AS（自律システム）間の経路交換	インターネット全体（EGP）

確認コマンド

# 自分の IP / インタフェース確認
ip addr             # Linux
ifconfig            # macOS / BSD
ipconfig            # Windows

# 疎通確認（ICMP Echo）
ping 8.8.8.8

# 経路確認
traceroute google.com   # Linux / macOS
tracert google.com      # Windows

# ARP テーブル
arp -a

# ルーティングテーブル
ip route        # Linux
netstat -rn     # 汎用
route print     # Windows

サブネットと CIDR

IP アドレスは「ネットワーク部 + ホスト部」に分かれ、その境界を示すのがサブネットマスクです。現代では CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 記法でビット数を直接書くのが主流。

CIDR	サブネットマスク	収容ホスト数	用途
/8	255.0.0.0	約 1,677 万	大規模 (旧クラス A)
/16	255.255.0.0	約 65,534	中規模 (旧クラス B)
/24	255.255.255.0	254	典型的な LAN セグメント
/27	255.255.255.224	30	小オフィス・拠点
/30	255.255.255.252	2	ルータ間ポイントツーポイント

プライベート IP とグローバル IP

LAN 内で自由に使えるプライベート IP（RFC 1918）はインターネットには直接出られず、ルータの NAT (Network Address Translation) でグローバル IP に変換されます。

• 10.0.0.0/8 — 大規模組織向け
• 172.16.0.0/12 — 中規模向け
• 192.168.0.0/16 — 家庭・小規模向け

FAQ

Q: 「第 2 層」と表記されているが OSI の 2 層（データリンク層）ではないのか？
A: TCP/IP モデルでは下から「ネットワークインタフェース層・インターネット層・トランスポート層・アプリケーション層」と数えるため、インターネット層が「第 2 層」と呼ばれることがある。OSI 参照モデルでは第 3 層（ネットワーク層）。

Q: IPv6 で ARP が不要なのは？
A: 代わりに ICMPv6 を使った NDP がアドレス解決を行うため。

Q: パケットが届かないときの切り分けは？
A: ping で L3 疎通、traceroute でどこまで届くか、arp で同一 LAN 内の MAC 解決、route で経路を確認。

関連: TCP/IP / トランスポート層