インターネットの通信には、TCP/IPというプロトコル（通信のルール）群が使われており、通信の仕組みは4つの階層にわけて考えることができます。このページでは、TCP/IPの簡単な仕組みを分かりやすく解説しつつ、インターネットの通信に使われているプロトコルの中でも特に重要なものを確認します。
このページでは、
- TCP/IPの階層構造
- データのカプセル化
- さまざまなプロトコル
を解説しています。
TCP/IPとは
TCP/IPとは、インターネットで通信するときに使われるプロトコル群の総称です。プロトコルとは、通信するときの約束事のことで、送信・受信の手順、データの形式などを事細かに決めています。
TCP/IPによる通信の仕組みを詳しく見てみましょう。
TCP/IPの階層構造
インターネットでの通信を可能にするため、TCP/IPでは多くのプロトコルが使われています。通信に果たす役割の違いから、各プロトコルは4つの階層に分けることができます。
アプリケーション層
「〇〇というページを送ってください」などのデータを作成します。ウェブページの閲覧に使われるプロトコルは基本的にHTTPですが、最近では通信の暗号化を行うHTTPSが主流になっています。他にも、例えばメールの送受信にはPOPやSMTPなどが使われます。
トランスポート層
アプリケーション層で作成されたデータにポート番号を付け加え、データをパケットに分割します。ポート番号とは、アプリケーション層でどのプロトコルが使われているかを示す番号です。
インターネット層
データを伝送する経路の制御を行います。IPアドレスを使います。
ネットワークインターフェース層
データを「1001100…」といった電気信号に変換し、伝送します。
インターネットでウェブページを見るときは、HTTP(S)だけでなく、これらすべての層のプロトコルが活躍しています。
トランスポート層で使われるプロトコルには、TCPとUDPの2つがあります。
TCP：遅くても正確性重視 欠けたら困るデータに使う
UDP：正確性に欠けるが速い ライブ配信などスピード重視のデータに使う
データのカプセル化
データを送信するとき、先ほどの4層が順番にカプセル化を行います。これは、それぞれの層の役割を果たすために必要な情報をヘッダとして付け加えていくものです。逆に、受信するときには順番に非カプセル化が行われます。
他の重要なプロトコル
アプリケーション層のプロトコルについて、他にも2つ紹介します。
DNS
DNS（Domain Name System）とは、コンピューターが使うIPアドレス（172.217.31.142などの数値）と人間が使うドメイン（google.comなどの英数字）を変換する機能で、インターネット上にあるDNSサーバーが提供しています。DNSに使われるのがDNSプロトコルです。ブラウザでアドレス（ドメイン）を打ち込むと、まずDNSでIPアドレスが取得されます。
DHCP
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）は、ネットワークに接続した機器に通信に必要なIPアドレスなどを自動的に割り振るプロトコルです。DHCPサーバーがこの機能を提供しますが、多くはルーターに内蔵されています。
3行まとめ
このページではインターネットの通信の仕組みについて解説しました。まとめると以下の通りです。
- TCP/IPとは、インターネットでの通信のルールを決めるプロトコル群の総称である。
- 通信に果たす役割によって、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つに分けて考えることができる。
- TCP、UDP、HTTP、DHCPなど多くのプロトコルの組み合わせで実現されている。
皆様の参考になれば幸いです。
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