通信プロトコルTCP/IP入門 階層モデルをわかりやすく解説!

ネットワークを勉強していると「TCP/IPとは何?」、「TCP/IPの階層モデルとは何?」と疑問に思われる方もいるかと思います。

このページのテーマは「TCP/IP」に関することです。

私たちが普段利用しているコンピューターはTCP/IPという通信プロトコルが使用されています。

TCP/IPは私たちの生活を支えている重要な技術ですが、全体像を理解することが難しいのが現状です。

TCP/IPをしっかりと理解することでネットワークの技術の基礎を学ぶことができます。

このページではTCP/IPという通信プロトコルを入門者向けに解説しています。

それでは、一緒に学んでいきましょう。

もし、通信プロトコルをもっと詳しく知りたい方は以下の記事もご覧下さい。

[必見!] 通信プロトコルとは? 種類(https等)を一覧でわかりやすく解説!

1.TCP/IPとは?

私たちが身近に使用しているインターネットは生活に必要不可欠なものになってきています。

このインターネットを支えているのがTCP/IPという通信プロトコルです。

TCP/IPとはTransmission Control Protocol/Internet Protocolの略で、インターネット上で様々なサービスを利用するための決まり事です。

インターネット接続が可能な媒体(コンピューター、スマートフォン、テレビ等)はすべてTCP/IPの通信プロトコルで行われています。

TCP/IPはいわば、コンピューターネットワークの共通言語となっています。

「TCP/IP」という名前からTCPとIPの2つのプロトコルで通信しているように見えますが、すべての通信プロトコルの総称になっています。

TCP/IPには、HTTP、SMTP、POP、FTP等の様々な通信プロトコルが存在しています。

2.TCP/IPの階層モデル

TCP/IPは機能毎に階層を4つに分けて、ネットワーク上で通信を行っています。

各階層が役割を分担しており、各階層のプロトコルを組み合わせてデータを送信しています。

なぜ、4つの階層に分けるのでしょうか。理由は2つあります。

  1. 複雑なネットワーク上の通信を単純化できるからです。
  2. 各階層が他の階層から独立したものとして扱うことができ、各階層の変更が他の階層に影響を及ぼさないからです。

このような理由からTCP/IPは階層化され、各階層の通信プロトコルの仕様を決めていきました。上記はTCP/IPの階層モデルとデータの流れの図です。

データ送信をする時、アプリケーション層(レイヤー4)からネットワークインターフェース層(レイヤー1)を通っていきます。

一方、データ受信をする時、ネットワークインターフェース層(レイヤー1)からアプリケーション層(レイヤー4)を通っていきます。

TCP/IPの階層モデルはアプリケーション層、トランスポート層、インターネット層、ネットワークインターフェース層の4階層に分かれています。

それでは各階層の役割を見ていきましょう。

アプリケーション層

アプリケーション層はアプリケーションが通信機能を使用する時の決まり事が定められています。

私たちが頻繁に利用しているWebサイト、電子メール等のサービスはアプリケーション層に属しています。 アプリケーション層に該当する通信プロトコルにHTTP、SMTP、POP3、FTP等が挙げられます。

使用する通信プロトコルはアプリケーション毎で異なっており、WebページのアクセスならHTTP、電子メールの送受信ならSMTPやPOP3、ファイル転送ならFTPを使用しています。

トランスポート層

トランスポート層はデータを送信するための決まり事が定められています。

つまり、データをどのポート番号に送るかがトランスポート層の役割になっています。

ポート番号はどのアプリケーションで処理するかを決めるための番号です。

トランスポート層に該当する通信プロトコルに正確性重視のTCP、速度重視のUDPが挙げられます。

TCP、UDPのどちらを使用するかはアプリケーション層の指示によって異なります。

 インターネット層

インターネット層はインターネット通信に関する決まり事が定められています。

つまり、インターネット内でデータを転送する必要があるので送信元のIPアドレスと送信先のIPアドレスが必要になります。

インターネット層に該当する通信プロトコルにIP、ICMPが挙げられます。

ネットワークインターフェース層

ネットワークインターフェース層は同一ネットワーク上での通信、機器に関する決まり事が定められています。

つまり、同じネットワークに接続された複数のコンピューターの中から送信対象のコンピューターを選ぶ機能とデータを電気信号に変換する機能が定められています。

ネットワークインターフェース層に該当する通信プロトコルにイーサネット、PPPが挙げられます。

3.入門的なWeb知識を習得したい方へ

最後まで読んで頂きまして、ありがとうございました。

TCP/IPはWebにまつわる様々な要素の一部です。

そのため、TCP/IPに関する知識だけでなく、Web全般の基礎的な知識を体系的に学ぶことでTCP/IPの理解がもっと深まるかと思います。

そこでWeb全般の基礎的な知識を習得するのに「この一冊で全部わかるWeb技術の基本」という本がオススメです。

初学者がいきなりWebに関する専門書を読み始めると挫折することが多いです。

そこで途中で挫折せずに最後まで読み切れて、Webの全体像を把握するのに便利な一冊になっています。

この本は初めての方にも読みやすいように見開き1ページで文章と図を織り交ぜて端的に解説されています。

この本で全体像を理解してから専門書を読むと取り組みやすいかと思います。

もし、Webに関する入門的な知識を幅広く知りたいと思った方はこちらの本を是非読んでいただければと思います。

4.ポイント

ポイント
  • TCP/IPはインターネット上で様々なサービスを利用するための通信プロトコルです
  • TCP/IPはアプリケーション層、トランスポート層、インターネット層、ネットワークインターフェース層の4つに分かれており、階層毎に役割が分かれています

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