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TCP/IPの知見を深める①

Last updated at Posted at 2024-07-06

回線交換方式

データをやり取りする前に1対1の伝送路を作り、やり取りが終わるまで使い続ける方式
接続している間は回線を占領しているため、安定した通信品質を実現することができるが、回線の利用効率が非常に悪い。

パケット方式

データをパケットと呼ばれる小さな単位に分けて、ネットワークに流す仕組み

膨大なデータ量を送るのは効率が悪いため、データを小さく細切れにして送り先でデータを元の形に戻すことで効率が良くなる
パケット(小包)を意味している

パケットを送る際にヘッダーをデータにくっつけて送信することでパケットの宛先(コンピューターの情報)やデータの何番目に当たるかなどヘッダーの情報をもとにパケット化する前の元のデータに復元することができる。

パケットの一部分が何らかで無くなったり、壊れていたとしても、壊れたパケットのみ送信すればよいので復旧しやすい。

必要な分だけ取ってこれるなんてすごい便利!!

プロトコル

プロトコル
パケットを処理するための約束事が決まっている。
プロトコルが整備されているおかげで、違うメーカー・OS・無線有線問わず、通信を行えるようになった

プロトコルはすぐに発見することができる
webサイトを見る際、https*//www.hogehoge.com/のようなURLで見られるHTTPSがプロトコルに該当する
HTTPSのご紹介
HTTPSはhyper transfer Protocol Secureの略
WEBサーバとWEBブラウザの間で暗号化しながらパケットを送ります  というプロトコルになる。
(HTTPSの約束事に基づいて、パケットの処理を行います!!!)という意味!

送信先

現実で住所を知らないと贈り物を送れないように、ネットの世界でも住所を知らないとパケットを送信することができませんから、住所を割り当ててあげて、パケットを送れるようにする必要があります。

とあるサイトにデータを送りたい場合、私たちが認識できる住所はwww.hogehoge,comです。
それとは別に172.217.175.4と数字の住所も存在しています。
パケットを送る場合、この数字を住所をもとにデータを送るようになっています。

MVNOの仕組み

もし仮にパケットが壊れたり、なくなったりした時のことを考慮して、エラーを通知したり、データを再送する等、被害を最小限に抑えるMVNO(Moble Virtual Network Operator) が生まれた。

プロトコルの階層構造

プロトコルで制御されている通信機能は、処理に応じて階層構造になっている。
送信元のコンピューターは階層ごとに用意されたプロトコルに沿って、上の階層から順にデータの処理を行いパケットとして伝送媒体に送っている。

受け取るコンピュータは送るコンピュータとは逆に下の階層から順に元のデータに戻していきます。

送るコンピュータ
検索文字の入力→データの分割→宛先の特定→パケットの送信
サーバー側
パケットの受信→送信元の特定→データの結合→検索処理の実行

階層構造モデル

TCP/IP モデル

リンク層/トランスポート層/インターネット層/リンク層

第一層
リンク層
デジタルデータを物理的な伝送媒体に流す変換・変調処理を行う、かつ、信頼性を確保する処理を行なっている。

第二層
インターネット層
宛先となるコンピューターまでの通信経路を確保する処理を行う

第三層
トランスポート層
アプリケーションの識別を行い、それに応じた通信制御を行う。
第四層
アプリケーション層
ユーザーに対して、アプリケーションの提供を行う

それぞれの階層は役割分担がされていて、順々に処理が行えている
自分の階層の処理が終わると、次の階層にデータを引き渡し、自分の階層以外には関与しない←トラブルシュートしやすい

TCP/IPモデルはOSI参照モデルよりも歴史が古く、実用性を重要視していることもあり、今は
TCP/IPモデルの構造が主流である。

OSI参照モデル

物理層L1/データリンク層L2/ネットワーク層L3/トランスポート層L4/セッション層L5/プレゼンテーション層L6/アプリケーション層L7

第一層
物理層(L1)
デジタルデータを物理的な伝送媒体に流す変換・変調処理を行う、かつ、信頼性を確保する処理を行なっている。
第二層
データリンク層(L2)
物理層の信憑性を確保する処理を行う。
第三層
ネットワーク層(L3)
宛先となるコンピュータの通信経路を確保するための処理をおこなう
第四層
トランスポート層(L4)
アプリケーションの識別を行い、それに応じた通信制御を行う
第五層
セッション層(L5)
ログイン・ログアウト等、アプリケーションレベルの管理を行う
第六層
プレゼンテーション層(L6)
アプリケーション層にわかりやすいようにデータの変換を行う
第七層
アプリケーション層(L7)
アプリケーションの機能をユーザーに対して提供する

特徴として、TCP/IPと同じく、それぞれの階層ごとに役割が違っていて別々な処理を行っていること、自分の階層の処理が終わるとほかの階層の処理にはか関与することはないという点
国際的な標準化を計り、作られたが、通信機能を細かく分類させてしまったため、使い勝手が難しくなり使われることがなくなった

PDU

protocol Data Unit
各階層で処理されるひとまとめのデータ、 データの単位のことをPDUと表現する
PDUはヘッダーペイロードで構成されていて処理されている階層によって名称が異なる。
pdu.gif

ネットワークについて説明をする際は、名称を使い分けることによって、話し相手と利き手が階層を意識して会話を進めることができて認識の食い違いが起きることを防ぐ

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