ネットワークレイヤーとは？

ネットワーク・レイヤーは、Open Systems Interconnection（OSI）Model のレイヤー 3 です。ネットワーク・レイヤーは、異なるネットワーク間でデバイス同士の通信を可能にする役割を担います。これがなければ、データはインターネットまたはその他の相互接続されたシステム全体で、あるデバイスから別のデバイスへどのように到達すればよいかを認識できません。

OSI モデルとは？

ネットワークレイヤーとその機能を掘り下げる前に、Open Systems Interconnection model（OSI Model）を理解しておくことが重要です。OSI Model は、基盤となる内部構造や技術に関係なく、通信システムまたはコンピューティングシステムの通信機能を特徴付け、標準化する概念モデルです。その目的は、標準的な通信プロトコルを使用して、多様な通信システムの相互運用性を実現することです。

OSI モデルでは、ネットワーク通信は 7 つの異なるレイヤーに分類されており、それぞれが固有の機能を持っています。これにより、異なるコンピュータシステムやアプリケーションが相互にやり取りし、データを交換する方法を標準化するのに役立ちます。各レイヤーには、データの送受信に関する特定のタスクを実行する責任があります。メッセージが宛先に到達するには、すべてのレイヤーが必要です。

OSI モデルの7つのレイヤーとは何ですか？

1. 物理レイヤー。OSI モデルの物理レイヤーとは、データを転送するために必要な物理的な機器を指します。スイッチやケーブルを思い浮かべてください。生のデータビットは、これらの物理媒体を介して転送されます。物理レイヤーは、物理デバイス間の接続を確立する役割を担います。2. データリンクレイヤー。 OSI モデルのデータリンクレイヤーとは、ネットワークを介して 2 台のマシンを接続するために使用される技術を指します。データリンクレイヤーはさらに 2 つのサブレイヤーに分かれます。1 つは論理リンクコントロール（LLC）レイヤーで、フローコントロールとエラーコントロールを担当します。もう 1 つはメディアアクセスコントロール（MAC）レイヤーで、物理レイヤーへのアクセスを提供する役割を担います。これら 2 つのサブレイヤーは、1 つのコンピューターノードから別のノードへのデータの配信が正常に完了するように、ネットワークインターフェースカード（NIC）によってコントロールされます。簡単に言うと、OSI モデルのこのレイヤーは、同じネットワークセグメント内の 2 つのノード間でデータ転送を維持する役割を担います。 

3. ネットワークレイヤー。 OSI モデルのネットワークレイヤーは、ネットワーク上の送信元ホストから別のネットワーク上の宛先ホストへのデータ転送を可能にする役割を担います。これにより、異なるネットワーク間、またはあるホストコンピューターから別のホストコンピューターへのパケット転送とルーティングが可能になります。 

ネットワーク・レイヤーは、最も高速な（最短の）物理パスを通じてデータをルーティングします。これはトラフィックのようなものだと考えてください。輻輳、サービスの優先順位、切断されたリンク、その他多くの「障害物」を回避して動作します。このレイヤーでの主なアクティビティには、ネットワークおよび接続されたノードやマシンのネットワーク間でのルーティング、フォワーディング、アドレッシングが含まれます。 

4. トランスポートレイヤー。 OSI モデルのトランスポートレイヤーは、ネットワークを介して、または 2 つのネットワーク間で、あるデバイスから別のデバイスへ信頼性の高い、つまり「正しい」データを送信および配信する役割を担います。データパックが正しく到着するためには、次の条件を満たす必要があります：正しい順序であること、データの損失やエラーがないこと、そして容易に復旧できることです。このレベルでは、Transmission Control Protocol（TCP）と User Datagram Protocol（UDP）が使用されるのが一般的です。

5. セッションレイヤー。 OSI モデルのセッションレイヤーは、アプリケーション間の接続を管理する役割を担います：これには、これらの接続の確立、調整、切断が含まれます。 

セッション・レイヤーは、セッションを開始するためのリンクの確立、送信者と受信者を検証するための認証の取り組み、共有通信の認可、確立後のセッションを維持するための作業、そして最後に完了時の接続の終了を支援します。 

実例として、インターネットトラフィックが挙げられます。ユーザーは、短時間だけウェブページを閲覧したい場合があります。ユーザーが目的のウェブページに対するセッションを確立し、認可し、維持し、その後終了するためにバックグラウンドで発生するアクティビティは、すべて OSI モデルのセッションレイヤーで実行されます。 

6. プレゼンテーションレイヤー。OSI モデルのプレゼンテーション・レイヤーは、データ（コードのパケット）を有用で使用可能な形式で提示する役割を担います。データパケットはネットワークを流れ、多くの場合は暗号化されています。パケットがレイヤー 6 に到達すると、使用可能な形式で提示される必要があります。 

このレイヤーでは、データが変換されたり、文字コードが変換されたり、データが圧縮されたり、データが暗号化または復号化されたりすることがあります。これらはすべて、データを「使用可能な」形式で提示するのに役立つ処理です。 

7. アプリケーションレイヤー。OSI モデルのアプリケーションレイヤーでは、ユーザー・アプリケーション（ブラウザ、メール、Webサイトなど）がネットワークとどのように接続するかを扱います。レイヤー7は、ユーザーが操作するアプリケーションと、そのデータが通過する基盤となるネットワークとの間の重要なインターフェースとして機能します。

OSI モデルの最上位レイヤーとして、レイヤー 7 では、ユーザーがやり取りするアプリケーションの仮想的な表面のすぐ下でデータ処理が行われます。 データは、ユーザー向けアプリケーションが実際に利用できる形で提示されます。一般的な例として、Web ページを読み込むために使用される HTTP リクエストがあります。

ネットワークレイヤーは何をしますか？

それでは、ネットワークレイヤーに戻りましょう…OSI モデルのネットワークレイヤーは、ネットワーク上の送信元ホストから別のネットワーク上の宛先ホストへのデータ転送を可能にする役割を担います。非常に簡単に言えば、ネットワーク・レイヤーはインターネットの「郵便サービス」のようなものと考えることができます。つまり、データ（インターネット上の「郵便物」）がどこに送られるべきか、そしてどのようにすれば最も効率的にそこへ到達できるかを決定します。

ネットワークレイヤー（レイヤー 3）は、次の処理を実行します:

• ルーティング：相互接続されたネットワーク全体でデータが移動するための最適なパスを決定します。

• 論理アドレッシング： デバイスにIP アドレスを割り当てることで、ネットワーク内で識別できるようにします。

• パケット・フォワーディング: ソース・デバイスから宛先デバイスへデータ・パケットを配信します。

• フラグメンテーションと再構成：大きなデータパケットを送信のために小さなパケットに分割し、その後、宛先で再構成します。

ネットワークレイヤーのセキュリティを心配すべきでしょうか？ 

簡単に言うと、はい！ネットワークレイヤーは、攻撃者にとって非常に魅力的な標的となる可能性があります。これはデバイスをグローバルに接続しており、影響を受けた場合に広範な影響を及ぼす可能性があるため、悪意のある攻撃者は次の目的でネットワーク・レイヤーを標的にすることがあります：

• サービス拒否攻撃またはDDoS 攻撃によって通信を妨害します。

• IPスプーフィング技術を使用して、IDを偽装します。

• セッションを乗っ取るか、トラフィックをリダイレクトします。

• 脆弱なシステムをスキャンして悪用します。

このレイヤーを保護することは非常に重要です。なぜなら、適切なアプリケーションまたはトランスポート・レイヤーの保護が導入されていても、セキュリティ侵害はその上位にあるすべての OSI レイヤーに影響を及ぼす可能性があるためです。

ネットワーク・レイヤーにおける主なセキュリティ脅威は何ですか？

サービス拒否攻撃（DoS/DDoS）。これらの攻撃は、膨大な量のパケットでレイヤー 3 をあふれさせてネットワークリソースを圧倒し、最終的にシステムや Webサイトを停止させます。 

IP スプーフィング。攻撃者は、信頼されたホストになりすますため、アクセス・コントロールを回避するため、またはサービス拒否攻撃を仕掛けるために IP アドレスを偽装します。

中間者（MitM）攻撃。 悪意のある攻撃者は、2つのエンドポイント間のトラフィックを傍受または改ざんする可能性があり、多くの場合、安全でないルーティングや ARP ポイズニング（レイヤー 2 と組み合わせて）を悪用します。

ルート・ハイジャックと BGP 攻撃。 攻撃者は、トラフィックをリダイレクトしたりブラックホール化したりするために、ルーティング・テーブルを操作する可能性があります。

パケットスニッフィングとトラフィック分析。暗号化がなければ、IP パケット内の機密データが傍受される可能性があります。

フラグメンテーション攻撃。 悪意を持って断片化されたパケットは、侵入検知システムやファイアウォールを回避する可能性があります。

Fastly がネットワークレイヤーのセキュリティ維持にどのように役立つか

Fastly の AppSec ソリューションスイートは、OSI モデルのすべてのレイヤーにわたって組織のアプリケーションの保護に役立ちます。当社は、ネットワークレイヤーからアプリケーションレイヤーまで、お客様の安全を守る多層防御を提供します。 

Fastly の AppSec 製品には、次のものが含まれます：

Fastly CDN：Fastly プラットフォームのアーキテクチャにはセキュリティが組み込まれています。Fastly のリアルタイムログストリーミングにより、トラフィック、パフォーマンス、脅威、トラブルシューティングに瞬時に可視性を提供します。

Fastly Next-Gen WAF: Fastly Next-Gen WAF は、単一の統合ソリューションから、場所を問わずアプリケーション、API、マイクロサービスに高度な保護を提供します

API セキュリティ： Sエンドポイントによって送信された予期しない値やパラメータをモニタリングし、不正なリクエストをブロックして API の悪用を阻止します。Fastly は SOAP、REST、gRPC、WebSocket、GraphQL API の攻撃を検出、ブロックできます。

DDoS Protection: 迅速にデプロイし、アプリケーション DDoS 攻撃から即座に保護します。Fastly のネットワークの広大な帯域幅と適応型技術を活用する Fastly DDoS Protection は、設定を必要とすることなく、お客様のパフォーマンスと可用性を自動的に維持します。

Bot Management：  Fastly Bot Management は望ましくないボットの活動を素早く特定して軽減し、自動化されたさまざまな攻撃からアプリケーションを保護します。

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