コンピュータネットワーク | TCP/IPモデル - コンピュータネットワーク

TCP/IP モデルは、OSI モデルより前に開発されました。
TCP/IP モデルは OSI モデルとまったく同じではありません。
TCP/IP モデルは、アプリケーション層、トランスポート層、ネットワーク層、データリンク層、物理層の 5 つの層で構成されます。
最初の 4 つの層は、OSI モデルの最初の 4 層に対応する物理標準、ネットワークインターフェイス、インターネットワーキング、およびトランスポート機能を提供します。これらの 4 つの層は、TCP/IP モデルではアプリケーション層と呼ばれる単一の層によって表されます。
TCP/IP は対話型モジュールで構成される階層型プロトコルであり、それぞれが特定の機能を提供します。

ここで、階層的とは、各上位層のプロトコルが 2 つ以上の下位レベルのプロトコルによってサポートされていることを意味します。

TCP/IP層の機能:

ネットワークアクセス層

ネットワーク層は、TCP/IP モデルの最下位層です。
ネットワーク層は、OSI 参照モデルで定義されている物理層とデータリンク層を組み合わせたものです。
データがネットワークを介して物理的に送信される方法を定義します。
この層は主に、同じネットワーク上の 2 つのデバイス間のデータ送信を担当します。
この層によって実行される機能は、ネットワークによって送信されるフレームに IP データグラムをカプセル化し、IP アドレスを物理アドレスにマッピングすることです。
この層で使用されるプロトコルは、イーサネット、トークンリング、FDDI、X.25、フレームリレーです。

インターネット層

インターネット層は、TCP/IP モデルの 2 番目の層です。
インターネット層はネットワーク層とも呼ばれます。
インターネット層の主な役割は、任意のネットワークからパケットを送信することであり、パケットはどのルートをたどっても宛先に到着します。

この層で使用されるプロトコルは次のとおりです。

IPプロトコル: IP プロトコルはこの層で使用され、TCP/IP スイート全体の最も重要な部分です。

このプロトコルの役割は次のとおりです。

IP アドレス指定:このプロトコルは、IP アドレスと呼ばれる論理ホストアドレスを実装します。 IP アドレスは、デバイスを識別し、インターネットワークルーティングを提供するために、インターネットおよび上位層によって使用されます。ホスト間の通信:データが送信されるパスを決定します。データのカプセル化とフォーマット:IP プロトコルは、トランスポート層プロトコルからデータを受け取ります。 IP プロトコルは、データが安全に送受信されることを保証し、データを IP データグラムと呼ばれるメッセージにカプセル化します。断片化と再構成:データリンク層プロトコルによって IP データグラムのサイズに課せられる制限は、最大伝送単位 (MTU) として知られています。 IP データグラムのサイズが MTU 単位より大きい場合、IP プロトコルはデータグラムをより小さい単位に分割して、ローカルネットワーク上を移動できるようにします。断片化は送信者または中間ルーターによって実行できます。受信側では、すべてのフラグメントが再組み立てされて、元のメッセージが形成されます。ルーティング：IP データグラムが LAN、MAN、WAN などの同じローカルネットワーク経由で送信される場合、それは直接配信と呼ばれます。送信元と宛先が離れたネットワーク上にある場合、IP データグラムは間接的に送信されます。これは、ルーターなどのさまざまなデバイスを介して IP データグラムをルーティングすることで実現できます。

ARPプロトコル

ARPの略です アドレス解決プロトコル 。
ARP は、IP アドレスから物理アドレスを見つけるために使用されるネットワーク層プロトコルです。

ARPリクエスト:送信者がデバイスの物理アドレスを知りたい場合、ARP リクエストをネットワークにブロードキャストします。ARP 応答:ネットワークに接続されているすべてのデバイスは ARP 要求を受け入れて処理しますが、受信者のみが IP アドレスを認識し、その物理アドレスを ARP 応答の形式で送り返します。受信者は物理アドレスをキャッシュメモリとデータグラムヘッダーの両方に追加します。

ICMPプロトコル

これは、ホストまたはルーターがデータグラムの問題に関する通知を送信者に送り返すために使用されるメカニズムです。
データグラムは、宛先に到達するまでルーターからルーターへと移動します。無効なリンク、デバイスの火災、ネットワークの輻輳などの異常な状況によりルーターがデータをルーティングできない場合、ICMP プロトコルを使用して送信者にデータグラムが配信できないことを通知します。
ICMP プロトコルでは主に次の 2 つの用語が使用されます。

ICMP プロトコルの中心的な役割は、問題を修正することではなく、問題を報告することです。修正の責任は送信者にあります。

ICMP はメッセージを送信元にのみ送信できますが、中間ルーターには送信できません。これは、IP データグラムには送信元と宛先のアドレスが含まれますが、渡されるルーターのアドレスは含まれないためです。

トランスポート層

トランスポート層は、ネットワーク上で送信されるデータの信頼性、フロー制御、および修正を担当します。

トランスポート層で使用される 2 つのプロトコルは次のとおりです。 ユーザーデータグラムプロトコルと伝送制御プロトコル 。

コネクションレス型サービスとエンドツーエンドの伝送配信を提供します。
これは、エラーを検出しますが、エラーを特定しないため、信頼性の低いプロトコルです。
ユーザーデータグラムプロトコルがエラーを検出し、ICMP プロトコルがユーザーデータグラムが破損しているというエラーを送信者に報告します。

送信元ポートアドレス:

宛先ポートアドレス:

全長：

チェックサム:

UDP では、どのパケットが失われたかは特定されません。 UDP にはチェックサムのみが含まれます。データセグメントの ID は含まれません。

完全なトランスポート層サービスをアプリケーションに提供します。
送信者と受信者の間に仮想回線が作成され、送信中はアクティブになります。
TCP はエラーを検出し、破損したフレームを再送信するため、信頼性の高いプロトコルです。したがって、送信が完了したとみなされ仮想回線が破棄される前に、すべてのセグメントが受信されて確認応答される必要があります。
送信側では、TCP はメッセージ全体をセグメントと呼ばれる小さな単位に分割します。各セグメントには、フレームを並べ替えて元のメッセージを形成するために必要なシーケンス番号が含まれています。
受信側では、TCP がすべてのセグメントを収集し、シーケンス番号に基づいて並べ替えます。

アプリケーション層

アプリケーション層は、TCP/IP モデルの最上位層です。
これは、高レベルのプロトコル、表現の問題を処理する責任があります。
この層により、ユーザーはアプリケーションと対話できるようになります。
あるアプリケーション層プロトコルが別のアプリケーション層と通信したい場合、そのデータはトランスポート層に転送されます。
アプリケーション層で曖昧さが発生します。通信システムと対話するアプリケーションを除き、すべてのアプリケーションをアプリケーション層内に配置することはできません。例: Web ブラウザーが使用している間、テキストエディターをアプリケーション層で考慮することはできません。 HTTP ネットワークと対話するためのプロトコル HTTP プロトコルはアプリケーション層プロトコルです。

アプリケーション層で使用される主なプロトコルは次のとおりです。
HTTP:HTTP はハイパーテキスト転送プロトコルの略です。このプロトコルにより、World Wide Web 経由でデータにアクセスできるようになります。データはプレーンテキスト、オーディオ、ビデオの形式で転送されます。これは、あるドキュメントから別のドキュメントに急速に移動するハイパーテキスト環境で効率的に使用できるため、ハイパーテキスト転送プロトコルとして知られています。SNMP:SNMP は、Simple Network Management Protocol の略です。これは、TCP/IP プロトコルスイートを使用してインターネット上のデバイスを管理するために使用されるフレームワークです。SMTP:SMTP は、Simple Mail Transfer Protocol（簡易メール転送プロトコル）の略です。電子メールをサポートする TCP/IP プロトコルは、簡易メール転送プロトコルとして知られています。このプロトコルは、データを別の電子メールアドレスに送信するために使用されます。DNS:DNS はドメインネームシステムの略です。 IP アドレスは、ホストのインターネットへの接続を一意に識別するために使用されます。しかし、人々は住所ではなく名前を使用することを好みます。したがって、名前をアドレスにマッピングするシステムは、ドメインネームシステムとして知られています。TELNET:ターミナルネットワークの略称です。ローカル端末がリモートシステムの端末であるように見える方法で、ローカルコンピュータとリモートコンピュータ間の接続を確立します。FTP:FTPはファイル転送プロトコルの略です。 FTP は、あるコンピュータから別のコンピュータにファイルを送信するために使用される標準のインターネットプロトコルです。