TCP/IP モデル - TECHCODEVIEW.COM - ITの問題と解決策

前提条件 – OSI モデルの層

先ほど説明した OSI モデルは単なる参照/論理モデルです。これは、通信手順をより小さく単純なコンポーネントに分割することにより、通信システムの機能を記述するように設計されています。

TCP/IP 1960 年代に国防総省 (DoD) によって設計および開発され、標準プロトコルに基づいています。これは、Transmission Control Protocol/Internet Protocol の略です。の TCP/IPモデル OSI モデルの簡潔なバージョンです。 OSI モデルの 7 層とは異なり、4 つの層が含まれています。

層の数は、5 層または 4 層と呼ばれることもあります。この記事では、5 つのレイヤーについて学習します。の物理層そして TCP/IP の主な仕事は、コンピュータのデータをあるデバイスから別のデバイスに転送することです。このプロセスの主な条件は、送信者が送信したものと同じ情報を受信者が受信できるように、データの信頼性と正確性を高めることです。各メッセージが最終宛先に正確に到達することを保証するために、TCP/IP モデルはデータをパケットに分割し、もう一方の端でそれらを結合します。これにより、一方の端からもう一方の端への転送中にデータの精度を維持することができます。

TCPとIPの違いは何ですか?

TCP そして IP はコンピュータネットワークの異なるプロトコルです。 TCP (伝送制御プロトコル) と IP (インターネットプロトコル) の基本的な違いは、データの伝送にあります。簡単に言うと、IP はメールの宛先を見つけ、TCP はメールを送受信する仕事をします。 UDP は別のプロトコルであり、別のコンピュータと通信するために IP を必要としません。 IP は TCP でのみ必要です。これが TCP と IP の基本的な違いです。

TCP/IP モデルはどのように機能しますか?

TCP/IP モデルを使用してインターネット上で何かを送信したい場合、TCP/IP モデルは送信側でデータをパケットに分割し、受信側では同じパケットを再結合して同じデータを形成する必要があります。これはデータの精度を維持するために行われます。 TCP/IP モデルはデータを 4 層の手順に分割します。データは最初にある順序でこの層に入り、次に逆の順序で受信側で同じ方法で整理されます。

詳細については、以下を参照してください。コンピュータネットワークにおける TCP/IP 。

TCP/IP モデルの層

アプリケーション層
トランスポート層(TCP/UDP)
ネットワーク/インターネット層(IP)
物理層

の図式的な比較は、 TCP/IP と OSI モデルは次のとおりです。

TCP/IP と OSI

1. 物理層

ネットワーク通信を必要とするアプリケーション群です。この層は、データの生成と接続の要求を担当します。これは送信者に代わって機能し、ネットワークアクセス層は受信者に代わって機能します。この記事では、受信者の代わりに話をします。

2. データリンク層

パケットのネットワークプロトコルタイプ (この場合は TCP/IP) は、データリンク層によって識別されます。エラー防止とフレーミングもデータリンク層によって提供されます。ポイントツーポイントプロトコル (PPP) フレーミングとイーサネット IEEE 802.2 フレーミングは、データリンク層プロトコルの 2 つの例です。

3. インターネット層

この層は、OSI のネットワーク層の機能と同等です。これは、ネットワーク全体でのデータの論理送信を担当するプロトコルを定義します。この層に存在する主なプロトコルは次のとおりです。

IP: IP はインターネットプロトコルの略で、パケットヘッダー内の IP アドレスを確認することによって、送信元ホストから宛先ホストにパケットを配信する役割を果たします。 IPにはIPv4とIPv6の2つのバージョンがあります。現在、ほとんどの Web サイトで使用されているのは IPv4 です。しかし、IPv4 アドレスの数はユーザー数に比べて限られているため、IPv6 は増加しています。
ICMP: ICMP Internet Control Message Protocolの略です。これは IP データグラム内にカプセル化されており、ネットワークの問題に関する情報をホストに提供する役割を果たします。
ARP: ARP アドレス解決プロトコルの略です。その仕事は、既知の IP アドレスからホストのハードウェアアドレスを見つけることです。 ARP には、リバース ARP、プロキシ ARP、Gratuitous ARP、およびインバース ARP のいくつかのタイプがあります。

インターネット層は、インターネットプロトコル (IP) スイートの層であり、インターネットを定義するプロトコルのセットです。インターネット層は、ネットワークを介してあるデバイスから別のデバイスにデータのパケットをルーティングする役割を果たします。これは、各デバイスに一意の IP アドレスを割り当てることによって行われます。このアドレスは、デバイスを識別し、パケットがデバイスに到達するまでに通過するルートを決定するために使用されます。

例：コンピュータを使用して友人に電子メールを送信していると想像してください。 [送信] をクリックすると、電子メールは小さなデータパケットに分割され、ルーティングのためにインターネット層に送信されます。インターネット層は、各パケットに IP アドレスを割り当て、ルーティングテーブルを使用して、パケットが宛先に到達するために使用する最適なルートを決定します。その後、パケットは宛先に到達するまで、ルート上の次のホップに転送されます。すべてのパケットが配信されると、友人のコンピュータはパケットを元の電子メールメッセージに再構築できます。

この例では、インターネット層は、あなたのコンピュータから友人のコンピュータに電子メールを配信する際に重要な役割を果たします。 IP アドレスとルーティングテーブルを使用して、パケットが通過する最適なルートを決定し、パケットが正しい宛先に確実に配信されるようにします。インターネット層がなければ、インターネット経由でデータを送信することはできません。

4. トランスポート層

TCP/IP トランスポート層プロトコルは、データ受信確認を交換し、欠落したパケットを再送信して、パケットがエラーなく順番に到着することを保証します。エンドツーエンド通信はそのように呼ばれます。伝送制御プロトコル (TCP) とユーザーデータグラムプロトコルは、このレベル (UDP) のトランスポート層プロトコルです。

TCP: アプリケーションは、次を使用して相互に対話できます。 TCP あたかもそれらが回路によって物理的に接続されているかのように。 TCP は、個別のパケットではなく、文字ごとの送信に似た方法でデータを送信します。この送信は、接続を確立する開始点、バイト順の送信全体、および接続を閉じる終了点で構成されます。
UDP: データグラム配信サービスは、 UDP 、他のトランスポート層プロトコル。受信ホストと送信ホスト間の接続は UDP によって検証されません。少量のデータを転送するアプリケーションでは、接続の確立と検証のプロセスが不要になるため、TCP ではなく UDP を使用します。

5. アプリケーション層

この層は、OSI モデルのトランスポート層に似ています。エンドツーエンドの通信とエラーのないデータ配信を担当します。これにより、上位層のアプリケーションがデータの複雑さから保護されます。この層に存在する 3 つの主要なプロトコルは次のとおりです。

HTTP と HTTPS: HTTP ハイパーテキスト転送プロトコルの略です。これは、Web ブラウザとサーバー間の通信を管理するために World Wide Web によって使用されます。 HTTPS は HTTP-Secure の略です。 HTTPとSSL(Secure Socket Layer)を組み合わせたものです。これは、ブラウザーがフォームへの入力、サインイン、認証、銀行取引の実行を必要とする場合に効率的です。
SSH: SSH セキュアシェルの略です。 Telnet に似た端末エミュレーションソフトウェアです。 SSH が推奨される理由は、暗号化された接続を維持できるためです。 TCP/IP 接続を介して安全なセッションを確立します。
NTP: NTP ネットワークタイムプロトコルの略です。これは、コンピュータ上の時計を 1 つの標準時刻源に同期させるために使用されます。銀行取引などの場面で非常に便利です。 NTP が存在しない次の状況を想定します。コンピュータが時刻を午後 2 時 30 分に読み取り、サーバーがそれを午後 2 時 28 分に記録するトランザクションを実行するとします。サーバーが同期していないと、非常にひどいクラッシュが発生する可能性があります。

ホスト間レイヤーは、ネットワーク上のホスト (コンピューターまたはその他のデバイス) 間の通信を提供する役割を担う OSI (オープンシステム相互接続) モデルのレイヤーです。トランスポート層としても知られています。

ホスト間レイヤーの一般的な使用例には次のものがあります。

信頼性の高いデータ転送: ホスト間レイヤーでは、エラー修正やフロー制御などの技術を使用して、ホスト間でデータが確実に転送されるようにします。たとえば、送信中にデータのパケットが失われた場合、ホスト間層は、すべてのデータが正しく受信されることを保証するために、パケットの再送信を要求できます。
セグメンテーションと再構成: ホスト間レイヤーは、大きなデータブロックをネットワーク経由で送信できる小さなセグメントに分割し、送信先でデータを再組み立てする役割を果たします。これにより、データの送信がより効率的になり、ネットワークの過負荷を回避できます。
多重化と逆多重化: ホスト間層は、複数のソースからのデータを単一のネットワーク接続に多重化し、宛先でデータを逆多重化する役割を果たします。これにより、複数のデバイスが同じネットワーク接続を共有できるようになり、ネットワークの使用率が向上します。
エンドツーエンド通信: ホスト間レイヤーは、通信に中間デバイスが関与する必要がなく、ホストが相互にエンドツーエンドで通信できるようにする接続指向のサービスを提供します。

例： 2 つのホスト A と B を持つネットワークを考えます。ホスト A は、ホスト B にファイルを送信したいと考えています。ホスト A のホスト間レイヤーは、ファイルをより小さなセグメントに分割し、エラー修正とフロー制御情報を追加して、セグメントをネットワーク経由でホスト B に送信します。ホスト B のホスト間レイヤーはセグメントを受信し、エラーをチェックして、ファイルを再構築します。ファイルが正常に転送されると、ホスト B のホスト間レイヤーはホスト A に対してファイルの受信を確認します。

この例では、ホスト間レイヤーは、ホスト A とホスト B の間に信頼性の高い接続を提供し、ファイルをより小さなセグメントに分割し、宛先でセグメントを再構築する役割を果たします。また、データの多重化と逆多重化を行い、2 つのホスト間のエンドツーエンド通信を提供します。

その他の一般的なインターネットプロトコル

TCP/IP モデルは、多くのインターネットプロトコルをカバーします。これらのインターネットプロトコルの主なルールは、データがどのように検証され、インターネット上で送信されるかということです。一般的なインターネットプロトコルには次のようなものがあります。

HTTP (ハイパーテキスト転送プロトコル): HTTP Web ブラウザと Web サイトを処理します。
FTP (ファイル転送プロトコル): FTP ファイルがインターネット上でどのように送信されるかを管理します。
SMTP (簡易メール転送プロトコル): SMTP データの送受信に使用されます。

TCP/IP と OSI モデルの違い

TCP/IP	同じように
TCP は、伝送制御プロトコルを指します。	OSI はオープンシステム相互接続を指します。
TCP/IP は、アプリケーション層自体でセッション層とプレゼンテーション層の両方を使用します。	OSI は、異なるセッション層とプレゼンテーション層を使用します。
TCP/IP は、コネクションレス型の水平アプローチに従います。	OSI は垂直アプローチに従います。
TCP/IP のトランスポート層は、パケットの配信を保証しません。	OSI モデルでは、トランスポート層はパケットの確実な配信を提供します。
TCP/IP モデルではプロトコルを簡単に置き換えることはできません。	OSI モデルでは、プロトコルがより適切にカバーされており、テクノロジーの変更に合わせて簡単に置き換えることができます。
TCP/IP モデルのネットワーク層は、コネクションレス (IP) サービスのみを提供します。トランスポート層 (TCP) は接続を提供します。	コネクションレス型サービスとコネクション型サービスは、OSI モデルのネットワーク層によって提供されます。

よくある質問：

Q.1 TCP/IP はどの IP アドレスで動作しますか?

答え：

TCP/IP は通常、次の両方の IP で動作します。 IPv4 そして IPv6 。 IPv4 または IPv6 を使用している場合は、すでに TCP/IP モデルに取り組んでいるようです。