TCP/IPとは




1.概要

TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol)は、「Protocol=規約」と分かりにくい言い回しをされていますが、簡単に言うと、ネットワーク上のアドレスのようなものです。しかしながら、TCP/IPを設定さえすれば、ネットワーク上の誰とでも情報をやり取りできるという訳でもありません。

TCP (Transmission Control Protocol) / IP (Internet Protocol) has a complicated phrase “Protocol = contract”, but in short, it is like an address on the network. However, as long as TCP / IP is set up, it does not mean that you can exchange information with anyone on the network.

例えば、遠方の友人に手紙を出す場合を考えてみて下さい。あなたは、相手の住所を記載して、近所のポストに手紙を投函するかと思います。ここであなたが与えた情報は、友人の住所のみです。しかしながら、ポストに手紙を集荷しに来た人は直接遠方の友人へと手紙を配送する訳ではありません。これまた近所の郵便局へと手紙を配送し、そこで場所毎に手紙を仕分け、一括で手紙を配送し、友人の近所の郵便局を経由して友人へと手紙が届きます。

For example, consider writing a letter to a friend in the distance. You write your opponent’s address and think that you will mail the letter to the neighbor’s post. The information you give here is only the address of a friend. However, the person who came to pick up the letter to the post does not directly deliver the letter to a distant friend. I will also deliver the letter to the post office in the neighborhood, sort the letter for each place, deliver the letter in bulk, and letter will be delivered to a friend via a post office in a friend’s neighborhood.

このようにしているのは、当然全体のシステムを考えた際に効率が良くなるからです。ポストごとに担当のトラックが配送していたら、手紙が届くのが遅すぎて苦情の嵐でしょう。そしてこれは、インターネットの世界においても同様で、情報をやり取りする間を各階層(郵便局や運送するトラック等のイメージ)に分けて仕事量を分散することで、全体として最適にシステムが運用できるようになっています。長くなりましたが、TCP/IPとは各階層間で使用されるアドレスの一種です。それでは、ネットワークを構成する各階層について紹介したいと思います。

This is because, as a matter of course, efficiency is improved when considering the entire system. If the responsible truck was delivering each post, the letter would be too late to be a complaint storm. And this is the same in the world of the Internet, the system can be operated optimally as a whole by distributing the work amount by dividing the information exchange between each hierarchy (image of the post office and the truck etc. to be carried) etc. It has become like. TCP / IP is a kind of address used between layers. So, I would like to introduce each layer that makes up the network.

 

2.OSI基本参照モデル

ネットワークにおける階層は7つに分かれており、それらをまとめてOSI基本参照モデルと言います。これは、ISO(International Organization for Standardization:国際標準化機構)という産業分野の標準化を進める団体が定めたモデルで、以下にOSI基本参照モデルを構成する階層と役割を下位層から順に記載します。

The hierarchy in the network is divided into seven, and these are collectively referred to as the OSI basic reference model. This is a model determined by an organization that promotes standardization of the industry field called ISO (International Organization for Standardization Organization), and the hierarchy and roles that compose the OSI basic reference model are listed below from the lower layer.

《レイヤ1》 物理層

0と1からなるデジタルデータを、電流や電圧といったアナログデータに変換する機能(逆も同じ)を提供するレイヤで、ケーブルやコネクタが満たすべき特性・形状的な要件や、上述したAD(アナログ⇒デジタル)/DA(デジタル⇒アナログ)変換時の符号化といった、ハードウェア的な仕様を規定。

“Layer 1” Physical Layer
It is a layer that provides the function of converting digital data consisting of 0 and 1 into analog data such as current and voltage (and vice versa), and it is a characteristic and shape requirement that cables and connectors should satisfy and the above-mentioned AD Digital) / DA (digital ⇒ analog) conversion, etc.

《レイヤ2》 データリンク層

同じネットワークに接続された隣接するノード間での通信について規定。ここでのノードとは、ネットワークにおける節の意味でPCが該当。また、この層でノードを認識する際に用いられるアドレスがMACアドレスで、これは機器が持っている固有の番号でIEEEが管理している。また、物理アドレスとも呼ばれるが、これは機器の製造段階で付けられる番号のため。

“Layer 2” data link layer
Regulations on communication between adjacent nodes connected to the same network. Here, the node means the clause in the network and PC corresponds to it. Also, the address used to recognize the node in this layer is the MAC address, which is a unique number of the device and is managed by the IEEE. It is also called physical address, but because of the number attached at the manufacturing stage of equipment.

《レイヤ3》 ネットワーク層

ネットワークにおけるエンドデバイス間の通信におけるやり取りを規定。この層で、相手のエンドデバイスを認識する際に用いられるアドレスがIPアドレス。データリンク層のMACアドレスは、あくまでローカルネットワーク内のみ有効で、ネットワークを跨いだ通信には適用できない。

“Layer 3” network layer
Specify the communication in the communication between the end devices in the network. In this layer, the address used to recognize the other end device is the IP address. The MAC address of the data link layer is effective only in the local network and can not be applied to communication across the network.

《レイヤ4》 トランスポート層

ネットワークを介して受信したパケットのエラー検出/再送といった通信の品質保証について規定。また、受信データをノード内のどのアプリケーションに割り当てるかも規定しており、アプリケーション特定時に用いられるのがTCP。また、IPがデータ通信の安全性を保障しないコネクションレス型通信(データ欠落非認証)のため、TCPでその機能を補完している形(コネクション型通信)。TCPのコネクションレス型通信版も存在し、それがUDP(User Datagram Protocol)で負担や動作が軽くなるが投げっぱなし通信となってしまう欠点もある。

“Layer 4” transport layer
Regulations on communication quality guarantee such as error detection / retransmission of packets received via the network. It also specifies which application in the node the received data is to be assigned, and TCP is used when specifying the application TCP. In addition, TCP is complementing its function (connection type communication) due to connectionless communication (data lacking non-authentication) that does not guarantee the security of data communication. There is also a connectionless communication version of TCP, which has a disadvantage that it burdens the burden and operation with UDP (User Datagram Protocol), but it becomes communication without being thrown.

《レイヤ5》 セション層

最終的な通信の目的に合わせてデータの送受信管理を行い、コネクション確立・データ伝送のタイミング管理。簡単に言えば、アプリケーション間でデータ通信を行う方法を規定している層。

“Layer 5” session layer
Data transmission and reception management is performed according to the purpose of final communication, and timing management of connection establishment / data transmission. Briefly, the layer that specifies how to communicate data between applications.

《レイヤ6》 プレゼンテーション層

データの表現形式を規定。詳しくは、圧縮・文字コードの種類や、データの暗号化・符号化といったことを管理。データを送受信する際に、この層がきちんと仕事していれば、文字化けといった問題が起こらない。

“Layer 6” presentation layer
Specify the representation format of data. For details, control the type of compression / character code, encryption / encoding of data, etc. Problems such as garbled characters do not occur if this layer works properly when sending and receiving data.

《レイヤ7》 アプリケーション層

Webや電子メール、ファイル転送などインターネットにおける各種サービスに対応したプロトコルを規定。例として、DNS(Domain Name System:.comとかそういった類のアドレスで、IPが覚えにくいために規定)・SMTP(Simple Mail Transfer Protocol:メールを配送するための規定)やPOP3(Post Office Protocol:メールサーバからメールを受信するための規定)・FTP(File Transfer Protocol:ファイルを送受信する際の規定)などが挙げられる。

“Layer 7” application layer
Specify protocols corresponding to various services on the Internet, such as Web, e-mail, file transfer. As an example, it is defined as DNS (Domain Name System: an address of such kind as IP is difficult to memorize) · SMTP (Simple Mail Transfer Protocol: rules for delivering mail) and POP 3 (Post Office Protocol Provision for receiving mail from server) · FTP (File Transfer Protocol: regulation for sending and receiving files) and the like.

このように、安全で円滑な通信を実現するために。OSI基本参照モデルの各レイヤで様々なことが規定されています。補足として、レイヤ1~3は上位層と呼ばれアプリケーション間のデータのやり取りを、レイヤ4~7は下位層と呼ばれデータ転送について記載されています。それでは、最後にタイトル通り、IPについて少しその中身を覗いてみようかと思います。

In this way, in order to realize safe and smooth communication. Various things are specified in each layer of the OSI basic reference model. As a supplement, layers 1 to 3 are called upper layers and exchanging data between applications, layers 4 to 7 are described as lower layers and described about data transfer. Well then, at the end, I’d like to take a peek into the contents of the IP as it is titled.

 

3.IPについて

以下に、IPアドレスの特徴を列挙します。

The features of the IP address are listed below.

・ルーティング: IPはネットワークを介した通信のため、ネットワーク間を接続する通信機器であるルータが事実上の使用者になります。ルータは宛先がネットワーク外である場合、宛先のルータに近いルータにデータ伝送を繰り返していきます。これをルーティングといい、アナログ通信でいうところのホッピングに近いイメージです。

Routing: Because IP is communication over the network, the router that is a communication device connecting the networks becomes the virtual user. When the destination is outside the network, the router repeats data transmission to a router close to the destination router. This is called routing, which is close to hopping in analog communication.

・NIC: IPアドレスは一意のものである必要があるため、各国のNIC(Network Information Center)と呼ばれる機関が管理しており、仮にインターネットに直接接続する必要がある場合には、この機関への申請が必要となります。

NIC: Because the IP address needs to be unique, it is managed by an organization called NIC (Network Information Center) of each country, and if it is necessary to connect directly to the Internet, Application is required.

・クラス: IPアドレスv4は計32bitで表現することができ、10進数で〇.△.◇.✖のように8bitごとに4つに区切られています。この区切り方で、3つのクラスに分類することができ、先頭8bitをネットワークアドレス部とし残り24bitをホストアドレス部としたクラスA、先頭16bitをネットワークアドレス部とし残り16bitをホストアドレス部としたクラスB、先頭24bitをネットワークアドレス部とし残り8bitをホストアドレス部としたクラスCとなります。ここで、ネットワークアドレスはネットワークの特定、ホストアドレスはノードの特定を行います。しかしながら、ネットワーク数が増加している現代ではこの数では固有のIPアドレスを割り振るのが困難になっており、最近では計128bitに拡張したIPv6という規格もあります。

Class: IP address v4 can be represented by a total of 32 bits, decimal number is divided into 4 for every 8 bits as ○ ○ △. ◇. ✖. This classification method can classify into three classes, class A with the first 8 bits as the network address part and the remaining 24 bits as the host address part, class A with the first 16 bits as the network address part and the remaining 16 bits as the host address part , Class C with the first 24 bits as the network address part and the remaining 8 bits as the host address part. Here, the network address identifies the network, and the host address specifies the node. However, in modern times where the number of networks is increasing, it is difficult to allocate unique IP addresses in this number, and recently there is a standard called IPv6 extended to 128 bits in total.

このように、IPだけでも様々な規定が存在しており、一重にメールを送るだけでも、様々なレイヤの規定によって情報が円滑・安全にやり取りできるようになっているんですね。これだけ守られていれば、安全に情報をネットワークに上げることができますね。以上、電波よりも見えにくい縁の下の力持ちたちの紹介でした。

In this way, there are various provisions even with IP alone, and even by sending mails in a single fashion, information can be exchanged smoothly and safely by regulations of various layers. If only this is protected, you can safely upload information to the network. It was an introduction of the powerful people under the edge which are harder to see than the radio waves.