TCP / IPプロトコルアーキテクチャとそのレイヤー

TCP / IPプロトコルアーキテクチャとそのレイヤー

コミュニケーションとは、ある場所から別の場所に情報を転送するプロセスです。あるデバイスから別のデバイスへの通話の送信、またはあるコンピュータから別のコンピュータへのファイルの転送のいずれかである可能性があります。世界大戦は、通信電子機器に途方もない進化をもたらしました。今日、私たちはどこでもデジタル通信方式を使用しています。技術の発展に伴い、多くの種類の通信機器が実装されています。さまざまなタイプおよびさまざまな構成のデバイス間で適切でエラーのない通信を確立するには、すべてのデバイスがいくつかの標準プロトコルに従う必要があります。異なるデバイス間の通信のためのそのような標準プロトコルの1つは、TCP / IPプロトコルです。



TCP / IPプロトコルとは何ですか?

TCP / IPプロトコルは、伝送制御プロトコル/インターネットプロトコルの略です。これは、1960年代に米国国防総省によって開発されました。これは、次のセットを持つ概念モデルです。 通信プロトコル インターネットを介した情報の転送に使用され、 コンピューターネットワーク。


このプロトコルは、デバイス間のエンドツーエンド通信のために、デバイスがデータをどのようにアドレス指定、保存、転送、コード化、およびデコードするかを示します。これは、インターネットプロトコルスイートのメインプロトコルです。 TCP / IPは、インターネットメディアを介して、ホスト上で実行されているアプリケーション間で、信頼性が高く、安全で、エラーのないデータ転送を提供します。





ワールドワイドウェブ、電子メールなどの多くの人気のあるWebアプリケーションは、このプロトコルを使用します。

TCP / IPプロトコルの基本

TCP / IPは、ネットワーキングで広く使用されている階層型プロトコルです。ネットワークプロトコルの動作を理解するために、簡単な配信の例を見てみましょう。



ある場所から別の場所に配達を送るには、特定のタスクが関係します。最初に、パッケージを梱包して対処する必要があります。次に、配達員が荷物を差出人から郵便発送室に運びます。ここでは、荷物が住所で並べ替えられ、バンに積み込まれ、リモートオフィスに発送されます。リモートオフィスでは、荷物は郵便配達員用のトレイに入れられます。次に、郵便配達員が荷物を集めて受取人に配達します。


TCP / IPなどのネットワークプロトコルも、あるデバイスから別のデバイスに情報やデータを送信するときに同様に機能します。それに応じてタスクを分割する4つのレイヤーがあります。それらは、上から順に、アプリケーション層、トランスポート層、ネットワーク層、およびデータリンク層です。これらのレイヤーにはすべて固有の機能があり、データを転送するときに上下のレイヤーと通信します。

TCP / IPプロトコルアーキテクチャ

これは、4層のプロトコルスタックです。これは、インターネットを介したネットワークデバイスの相互接続に役立ちます。各レイヤーには、レイヤーの機能に役立つ特定のプロトコルが含まれています。 TCP / IPプロトコルの4つの層は、アプリケーション層、トランスポート層、ネットワーク/インターネット層、およびデータリンク/物理層です。

TCP / IPプロトコルのデータフロー

TCP / IPプロトコルのデータフロー

OSIモデルのアプリケーション、プレゼンテーション、およびセッション層は、TCP / IPプロトコルのアプリケーション/プロセス層として結合されます。これは、このプロトコルスタックの最上位層です。このレイヤーは、ユーザーインターフェイスとノード間の通信を制御します。この層は、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。データをトランスポート層に送信します。

ネットワークを介して送信されるデータの信頼性、フロー制御、および修正は、トランスポート層によって処理されます。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は、トランスポート層に存在します。トランスポート層の後、制御はインターネット層に与えられます。

インターネット層は、ネットワーク層とも呼ばれます。その機能は、インターネットを介してデータパケットを宛先に移動することです。データパケットは、このレイヤーによって提案された最適化されたルートのいずれかを取ることができます。最も重要なプロトコル-IPプロトコルはこの層に存在します。このプロトコルは、データへのIPアドレスの追加、パケットのルーティング、データのカプセル化、フォーマットを担当します。

TCP / IPプロトコルスタックの最後の層はネットワークアクセス層です。これは、OSIモデルの物理層とデータリンク層の組み合わせです。 2つのデバイス間のネットワークを介した物理的なデータの送信は、このレイヤーによって制御されます。デバイスのIPアドレスの物理アドレスへのマッピングもこのレイヤーで行われます。

プロトコルスイート

プロトコルは、システムがどのように通信するかを指示および指示する一連のルールです。プロトコルスイートは、連携して動作するように設計されたプロトコルのコレクションです。プロトコルが1つしかないプロトコルスイートは、シングルスタックプロトコルと呼ばれます。ただし、このタイプのプロトコルは非常に不安定であり、アプリケーションに変更が加えられた場合、プロトコルソフトウェア全体を変更する必要があることがよくあります。

プロトコルの使用をより柔軟にするために、階層化されたプロトコルスタックが提案されました。このタイプのプロトコルスタックは、各レベルが特定のタスクを実行するさまざまなレベルに配置されたプロトコルで構成されています。各レベルは、その上下のレベルと通信できます。ここで、レベルまたはレイヤーのタスクまたは機能は、他のレイヤーに影響を与えることなく変更または変更できます。

TCP / IPは、4層のプロトコルスイートです。概念フレームワークとしてOSIモデルを採用しています。このスイートは、4つのレベルに配置されたさまざまなプロトコルで構成されています。これは、最も人気のある2つのプロトコルである伝送制御プロトコルとインターネットプロトコルにちなんで名付けられました。

アプリケーション層に存在するプロトコル

HTTP –ハイパーテキスト転送プロトコル。このプロトコルを使用すると、ユーザーはワールドワイドウェブを介してデータにアクセスできます。ハイパーテキスト環境で使用でき、プレーンテキスト、オーディオ、およびビデオの形式でデータを送信できます。

SNMP –インターネット経由でデバイスを管理する簡易ネットワーク管理プロトコル。

SMTP –シングルメール転送プロトコル。このプロトコルは、電子メールの送受信を管理します

DNS –ドメインネームシステム。ホスト名をインターネットに接続されているホストIPアドレスにマップします。

TELNET –ターミナルネットワーク。ローカルコンピューターとリモートコンピューター間の接続を確立します。

FTP –ファイル転送プロトコル。あるコンピューターから別のコンピューターにファイルを送信するために使用されます。

トランスポート層に存在するプロトコル

UDP –userDatagramプロトコル。エラーの存在をユーザーに通知します。このプロトコルは、データのエンドツーエンドの送信を提供します。このプロトコルは、データパケットに8バイトのヘッダーを追加します。ヘッダーは、16ビットの送信元ポートアドレス、16ビットの宛先ポートアドレス、全長を示す16ビットフィールド、および16ビットのチェックサムフィールドの4つのフィールドで構成されます。

送信元ポートアドレスは、メッセージを作成したアプリケーションプログラムのアドレスを示します。宛先ポートアドレスは、データの送信先となる宛先アプリケーションのアドレスです。全長フィールドは、データグラムに存在する総バイト数に関する情報を提供します。チェックサムフィールドにある情報は、エラー検出に使用されます。

TCP –伝送制御プロトコル。このプロトコルは、データの送信中はアクティブです。これは、送信者と受信者の間の仮想回線からのものです。送信側では、プロトコルはデータをセグメントと呼ばれる小さな単位の形式で分解します。各セグメントは、元のメッセージからセグメントを並べ替えるのに役立つシーケンス番号に関連付けられています。

受信側では、TCPがすべてのセグメントを収集し、シーケンス番号に従ってそれらを並べ替えます。プロトコルによってエラーが検出されると、セグメントが再送信されます。すべてのセグメントが送信および確認応答され、送信が完了したことを確認した後、プロトコルは仮想回線を破棄します。

インターネット層に存在するプロトコル

IPプロトコル –これはTCP / IPプロトコルスイートの最も重要なプロトコルです。インターネットを介してデバイスを識別し、インターネットワークルーティングを確立するために、このプロトコルは、各ホストデバイスの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。このプロトコルは、トランスポート層からのデータを受け入れ、あるデバイスから別のデバイスへのデータの安全な送信を保証します。

データセグメントをIPデータグラムに変換します。データグラムのサイズが次の層であるリンク層によって提供される制限よりも大きい場合、IPプロトコルはデータグラムを小さな部分に断片化して、ローカルネットワークを介して簡単に送信できるようにします。受信側では、これらのセグメントが再配置されて元のメッセージが形成されます。ルーターは、離れたネットワークを介して接続されているデバイス間でデータを送信するために使用されます。

ARP –アドレス解決プロトコル。このプロトコルは、IPアドレスから物理アドレスを検索します。受信側デバイスの物理アドレスを知りたい送信側デバイスは、ネットワークを介してARP要求を送信します。ネットワークに存在するすべてのデバイスがこの要求を受信して​​処理し、受信者は要求に存在するIPアドレスを認識し、ARP応答を介してその物理アドレスを送信します。

したがって、これらすべてのプロトコルが一緒になってTCP / IPプロトコルスイートを形成します。アプリケーションは、プロトコルによって提供される機能に基づいて、各レイヤーで使用するプロトコルのタイプを選択します。このプロトコルスイートは簡単に変更でき、すべてのタイプのコンピュータハードウェアおよびオペレーティングシステムと互換性があります。もともとはUNIXオペレーティングシステム用に設計されました。

ルーターとスイッチは、インターネットを介して接続されたデバイス間でデータを送信するために使用されるネットワークデバイスの例です。 TCP / IPプロトコルは、OSIモデルを参照として使用するため、 OSIモデル TCP / IPプロトコルのアプリケーション層として結合されていますか?