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インターネット層とは、インターネットプロトコルスイートに含まれる、ネットワークパケットを送信元ホストからネットワーク境界を越えて、必要に応じてIPアドレスで指定された宛先ホストまで転送するために使用される、インターネットワーキング方式、プロトコル、および仕様のグループです。インターネット層という名称は、ゲートウェイを介して複数のネットワークを相互に接続するという概念であるインターネットワーキングを容易にする機能に由来しています。
インターネット層には、ローカルノード間のリンク状態を維持することを目的としたプロトコルは含まれません。これらのプロトコルは通常、リンクの種類に応じたパケットのフレーミングに基づくプロトコルを使用します。このようなプロトコルはリンク層に属します。インターネット層のプロトコルはIPベースのパケットを使用します。
インターネット層における一般的な設計上の側面は堅牢性の原則です。「受け入れるものには寛容に、送信するものには保守的に」[ 1 ]なぜなら、不正なホストは他の多くのユーザーへのインターネットサービスを拒否する可能性があるからです。
インターネット層には、3つの基本的な機能があります。
インターネットプロトコルのバージョン4（IPv4）では、送信時と受信時の両方において、IPはリンク要素の最大伝送単位（MTU）などに基づいて、パケットの自動的または意図的なフラグメンテーションまたはデフラグメンテーションを行うことができました。しかし、 IPv6ではこの機能は廃止されました。これは、通信エンドポイントであるホストがパスMTUを検出し、エンドツーエンドの伝送が検出された最大値を超えないようにする必要があるためです。
インターネット層は、その動作において、信頼性の高い伝送を保証する責任を負いません。信頼性の低いサービスとベストエフォート型の配信のみを提供します。つまり、ネットワークはパケットの適切な到着を保証しません。これはエンドツーエンドの原則に準拠しており、初期のARPANETで使用されていた以前のプロトコルからの変更点です。多様なネットワーク間でのパケット配信は本質的に信頼性が低く、障害が発生しやすい動作であるため、信頼性を提供する責任は、ネットワークではなく、通信経路のエンドポイント、つまりホストに課せられました。これが、インターネットが個々のリンク障害に対して高い耐性を持ち、拡張性が実証されている理由の1つです。サービスの信頼性を提供する機能は、トランスポート層の伝送制御プロトコル（TCP）などの上位レベルのプロトコルの役割です。
IPv4では、各データグラムのヘッダーを保護するためにチェックサムが使用されます。チェックサムは、受信したヘッダーの情報が正確であることを保証しますが、IPv4は各パケット内のデータに発生した可能性のあるエラーを検出しようとはしません。IPv6では、このヘッダーチェックサムは使用されず、代わりにリンク層がチェックサムを含むパケット全体のデータ整合性を保証します。
インターネット層における主要なプロトコルは、インターネットプロトコル（IP）です。IPにはIPv4とIPv6の2つのバージョンがあります。インターネット制御メッセージプロトコル（ICMP）は、主にエラー処理と診断機能に使用されます。IPv4とIPv6では異なる実装が存在します。インターネットグループ管理プロトコル（IGMP）は、IPv4ホストと隣接するIPマルチキャストルータがマルチキャストグループのメンバーシップを確立するために使用されます。
インターネットプロトコルセキュリティ（IPsec）は、データストリーム内の各IPパケットを認証および暗号化することでIP通信を保護するためのプロトコル群です。IPsecには鍵交換のためのプロトコルも含まれています。IPsecは元々1995年にIPv6の基本仕様として設計され、[ 2 ] [ 3 ]後にIPv4にも適用され、仮想プライベートネットワークのセキュリティ確保に広く利用されるようになりました。
TCP/IP モデルのインターネット層は、 OSI プロトコルスタックのネットワーク層(レイヤー 3)と直接比較しやすいため、[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]インターネット層はしばしば不適切にネットワーク層と呼ばれます。[ 1 ] [ 7 ]