2021-04-30に更新

ネットワーク基礎2章まとめ(TCP/IP)

TCP/IP入門

通信とは?

・・・物理的に離れた人やコンピュータ同士が情報をやり取りすること

通信に必要なもの

「事前の取り決め・ルール」が必要になる。このルールを通信プロトコルという。
通信プロトコルとは、通信規約通信手順のことを指す。

TCP/IPとは?

TCP/IPとは現在ネットワーク上で標準的に使用されている通信プロトコルの集まりのことを指す。

OSI参照モデル

OSI参照モデル(7階層モデル)
第7層 アプリケーション層 アプリケーションの種類やサービスに関する規定
第6層 プレゼンテーション層 データの種類や表現形式に関する規定(文字コード、圧縮方式など)
第5層 セッション層 通信の開始時、終了時のデータ形式や同期方式に関する規定(セッションの管理)
第4層 トランスポート層 アプリケーション間通信の確保、制御に関する規定(アプリケーションの識別や信頼性および即時性の確保など)
第3層 ネットワーク層 出発点から最終目的地までのエンド・ツー・エンドの通信を確保することに関する規定(経路選択や住所情報など)
第2層 データリンク層 隣接する機器の間でデータ伝送を確実に行うことに関する規定(機器の識別やエラー訂正など)
第1層 物理層 回線や機器類など、通信における物理的な要素すべてに関する規定(通信媒体や電気信号など)

※7階層から下へ見ていくトップダウン方式と1階層から上へとみていくボトムアップ方式の2つがある。
例:回線が壊れてつなぐことができないとかは、1層目の物理層のことを指す。
頭文字をとって「アプセトネデブ」と覚えると覚えやすい!

TCP/IPモデル

OSI参照モデル TCP/IPモデル 関連用語・プロトコル
第7層 アプリケーション層
第6層 プレゼンテーション層 アプリケーション層 HTTP/SMTP/POP3/FTP他
第5層 セッション層
第4層 トランスポート層 トランスポート層 TCP/UDP/ポート番号
第3層 ネットワーク層 インターネット層 IP/IPアドレス/ルータ
第2層 データリンク層 ネットワークインターフェース層 MACアドレス/HUB(L2スイッチ)
第1層 物理層 LANケーブル/NIC

7、6、5層はセットでアプリケーション層、2、1層もセットでネットワークインターフェース層となっている。
全部で4階層で構成されていることがわかる。

データ送信の処理

コンピュータ同士の通信では、「カプセル化」を繰り返してデータを送信する

カプセル化(TCP/IPモデル)

層名 データの処理
アプリケーション層 アプリケーションデータ:メッセージ(名称)
トランスポート層 TCPヘッダ/データ(アプリケーションデータ):TCPセグメント
インターネット層 IPヘッダ/データ(元データ+TCPヘッダ):IPパケット
ネットワークインターフェース層 Ethernetヘッダ/データ(元データ+TCPヘッダ+IPヘッダ)/Ethernetヘッダ:Ethernetフレーム

カプセル化はトップダウン方式で行われていく。(上から下)
アプリケーションデータにどんどんヘッダを追加していくイメージ

非カプセル化

層名 データの処理
アプリケーション層 アプリケーションデータ
トランスポート層 TCPヘッダ/データ(アプリケーションデータ)
インターネット層 IPヘッダ/データ(元データ+TCPヘッダ)
ネットワークインターフェース層 Ethernetヘッダ/データ(元データ+TCPヘッダ+IPヘッダ)/Ethernetヘッダ

非カプセル化は、ボトムアップ方式で行われていく(下から上へ)
アプリケーションデータに追加されたヘッダをばらしていくイメージ

ヘッダには制御情報が含まれている。

  • TCPヘッダには送信元/宛先にポート番号
  • トランスポート層には送信元/宛先にIPアドレス
  • ネットワークインターフェース層には送信元/宛先にMACアドレス
    上記のような情報が含まれていてこれらの情報をもとに宛先のアプリケーションへデータを届けている。

MACアドレスとは

  • デバイス(ネットワークアダプタ)ごとにあらかじめつけられた固有番号
  • ハードウェアにつけられているので物理アドレスとも呼ばれる

MACアドレスの形式は6組2桁の16進数(0-9/A-F)で表記される。
例)B8:E5:56:C5:E4:56
最初の6桁はベンダーコードと呼ばれ、各ベンダーに割り当てられている。

IPアドレスとMACアドレスの違い

IPアドレス

  • IP(Internet Protcol)で住所情報として扱われる
  • 複数のネットワークを介した通信を可能にしている
  • データの出発点/最終目的地を表す住所情報

MACアドレス

  • Ethernet(イーサネット)で住所情報として扱われる
  • 同じネットワーク内の通信で使われる
  • データを次はどの機器に渡せばいいのかを表す住所情報

ポート番号

どのアプリケーション宛ての通信なのかを識別する番号
端末の中ではさまざまなアプリケーションが動いていることからどのアプリケーションに届けタラいいのかわからなくなってしまう。これを解消すために必要な番号がポート番号である。
アプリケーション層から送られてきたアプリケーションデータに付与されている宛先のポート番号でトランスポート層内で判断をする。

ポート番号の種類
タイプ ポート番号の範囲 説明
ウェルノウンポート(Well-known Port) 0~1023 ネットワーク通信において使用頻度の高いサービスを識別するためのポート番号(主にサーバ側で使用)
登録済みポート(Registered Port) 1024~48151 IANAによって登録された独自のアプリケーション用ポート番号
動的/プライベートポート(Dynamic and/or Private Port) 49152~65535 クライアント側で動的に使用されるポート番号(空いているポート番号をランダムに使用)

TCPとUDPの違い

プロトコル TCP UDP
通信方式 コネクション型 コネクションレス型
信頼性 高い 低い
転送速度 低速 高速
上位プロトコル HTTP/SMTP/POP3など DHCP/DNS/SNMPなど
特徴/主な用途 3Wayハンドシェイクによるコネクションの確立、維持、切断を行う 複数相手へ同じ内容のデータを送る(ブロードキャスト/マルチキャスト送信)
順序制御、再送制御、フロー制御を行う 音声通話やビデオストリーミングなどリアルタイム性のあるデータの転送
Web閲覧、メール送受信、ファイル転送など 信頼性を必要としない少量のデータ転送

コマンドプロンプトで下記のコマンドを入力すると物理アドレスを見ることができる。
ipconfig/all
使用しているポート番号を確認したいときは、
netstat "n
"nはDNSによる名前解決をしない場合などに用いる。

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