1.プロトコルとは？
通信を行う際に決められた"お約束事"のこと。
データのやり取りをスムーズに行うために、各層に応じたプロトコルが役割を分担している。
2.TCP/IPとは？
TCP/IPは、インターネットをはじめとするネットワーク通信の基盤となるプロトコル群のこと。TCP/IPモデルは4つの階層に分かれており、それぞれ異なる役割を持つ。
| 階層 | 役割 | 主なプロトコル |
|---|---|---|
| アプリケーション層 | ユーザーと直接やり取りする | HTTP, HTTPS, SMTP, POP3, IMAP, FTP, DNS, DHCP |
| トランスポート層 | 通信の信頼性を確保 | TCP, UDP |
| インターネット層 | データの送信経路を決定 | IP, ICMP, ARP, RARP |
| ネットワークインターフェース層 | 物理的な通信を処理 | Ethernet, Wi-Fi |
3. 代表的なプロトコルと用途
アプリケーション層
| プロトコル | 用途 | ポート番号 |
|---|---|---|
| HTTP | Webページ閲覧 | 80 |
| HTTPS | セキュアなWebページ閲覧 | 443 |
| SMTP | メール送信 | 25 |
| POP3 | メール受信 | 110 |
| IMAP4 | メール受信（サーバー管理） | 143 |
| FTP | ファイル転送 | 21 |
| DNS | ドメイン名解決 | 53 |
| DHCP | IPアドレス自動割り当て | 67, 68 |
| NTP | 時刻同期 | 123 |
トランスポート層
-
TCP（Transmission Control Protocol）
- コネクション型（事前に接続を確立）
- 信頼性重視（データの順番や正確性を保証）
- 例：Web通信（HTTP, HTTPS）、メール送受信（SMTP, POP3, IMAP）
-
UDP（User Datagram Protocol）
- コネクションレス型（事前の接続不要）
- 軽量で高速だが、信頼性は低い
- 例：DNS、ストリーミング、音声通話（VoIP）
インターネット層
・IP（Internet Protocol）：データの宛先を決定（IPアドレス使用）
・ICMP（Internet Control Message Protocol）：エラーメッセージや通信確認（pingコマンドなど）
・ARP（Address Resolution Protocol）：IPアドレスからMACアドレスを取得
・RARP（Reverse Address Resolution Protocol）：MACアドレスからIPアドレスを取得
4.TCP/IPのデータの流れ
通信時にデータは各層を通過し、各層でヘッダ情報が付加される。
[アプリケーション層] → HTTPリクエスト作成
↓
[トランスポート層] → TCPヘッダを付加（ポート番号指定）
↓
[インターネット層] → IPヘッダを付加（宛先IP指定）
↓
[ネットワーク層] → 物理的に送信
- 受信側はこの逆の順でデータを処理する。
- 各層で付加される情報を「カプセル化」といい、通信の仕組みを理解する上で重要な概念。
→ 「カプセル化」の概念を追加すると、ネットワークの基礎理解が深まる！
5.ソケット通信とポート番号
ソケット通信とは、TCP/IPを利用した通信手法のこと。データを送受信する際に「IPアドレス＋ポート番号」を指定する。
・ポート番号は、アプリケーションごとに決められた“窓口”
・送信時は、アプリケーションが利用するプロトコルに応じて、適切なポートが選ばれる
・受信時は、サーバーが特定のポートで待ち受け、適切なアプリケーションへデータを渡す
補足:
ポート番号には 「ウェルノウンポート」「登録済みポート」「ダイナミックポート」 という分類がある。
- **ポート番号**は、アプリケーションごとに決められた“窓口”
- 0〜1023番：**ウェルノウンポート**（よく知られたサービス用）
- 1024〜49151番：**登録済みポート**（特定のアプリケーション用）
- 49152〜65535番：**ダイナミックポート**（一時的な通信で利用）
6.まとめ
・TCP/IPは4層モデル（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、ネットワーク層）
・プロトコルごとに役割が異なる（HTTPはWeb、SMTPはメール送信など）
・TCPは信頼性重視、UDPはスピード重視
・データは各層でヘッダ情報を付加しながら送信される
・ポート番号を使って適切なアプリケーションへデータを届ける