カプセル化 ― データが層を降りるたびに封筒が増える

送信側では、データがアプリケーション層から物理層へ降りていくあいだに、ヘッダを足す層（トランスポート層・ネットワーク層・データリンク層）を通るたびに包みが1枚ずつ 増えていきます。これをカプセル化と呼びます。手紙を封筒に入れ、さらに配送用の箱に入れるように、 外側の包みが1段ずつ増えるイメージです。

この記事は1つの区間（1ホップ）の中で、データがどう包まれるかに絞って解説します。 PCからサーバまで複数のルータを経由するときに何が書き換わるかは、2-1 MACアドレスとIPアドレスの違いで扱います。

ブラウザがWebサーバへHTTPリクエストを送るときを例に、データが層を降りながら包まれていく様子を 1段ずつ確認してください。

足されるヘッダの中身を層ごとに整理すると、次のとおりです。TCPヘッダとIPヘッダのサイズはオプションが付かない場合の値です （オプションが付くと最大60バイトまで伸びます）。一方Ethernetヘッダは固定14バイト（VLANタグが付くと18バイト）、 末尾のFCSも固定4バイトです。

宛先の粒度は、層ごとに違う

3つのヘッダはどれも「宛先」の情報を持ちますが、指し示す範囲の細かさ（粒度）がまったく違います。

受信側では、届いたフレームに対してカプセル化とまったく逆の順番でヘッダがはがされ、 1つ上の層へ渡されていきます。

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   Ethernetヘッダを確認するデータリンク層

   まず末尾のFCSで壊れていないかを検査し、壊れていれば破棄します。問題なければ宛先MACアドレスが自分宛かを確認し、 Ethernetヘッダとトレーラ（FCS）を外して中身（IPパケット）を上の層へ渡します。

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   IPヘッダを確認するネットワーク層

   宛先IPアドレスが自分宛かを確認します。自分宛ならIPヘッダを外し、中身（TCPセグメント）を上の層へ渡します。

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   TCPヘッダを確認するトランスポート層

   宛先ポート番号を確認し、TCPヘッダを外して、該当するアプリケーションにデータを渡します。

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   データを処理するアプリケーション層

   最後に残ったデータ（今回はHTTPリクエスト）を、Webサーバのアプリケーションが処理します。

「セグメント」「パケット」「フレーム」は、どれもデータの単位（PDU：Protocol Data Unit）を指す言葉ですが、 中身のデータそのものは同じです。どこまでヘッダが付いた状態かによって、呼び名だけが変わります。

1つのフレームには、運べるデータ量に上限があります。この上限をMTU（Maximum Transmission Unit）と呼び、 Ethernetでは通常1500バイトです。送りたいIPパケットがMTUを超える場合、ネットワーク層でIPパケット自体が 複数に分割（フラグメンテーション）され、それぞれが別のフレームで送られたあと、最終的な宛先で 元の1つのデータに再構成されます。

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