【ネットワーク概論】- TCP/IP編

前談

前回の記事でOSI参照モデルについて学びましたが、「実際のインターネットではTCP/IPが使われている」という話が出てきました。

「じゃあTCP/IPって何？OSI参照モデルと何が違うの？」

今回はそんな疑問に答えていきます！そして、次回以降で説明する「プロトコル」を理解するための土台を作っていきましょう。

TCP/IPモデルとは

下記が詳細な説明です📕

TCP/IPモデルは、1970年代にアメリカ国防総省(DoD)が軍事用ネットワークのために開発した通信規格です。
OSI参照モデルが1982年頃から策定され始めたのに対し、TCP/IPは実際に動くネットワーク(ARPANET)で使われながら発展してきました。結果的に、OSI参照モデルよりも先に実用化され、インターネットの急速な普及とともに世界標準(デファクトスタンダード)となりました。
TCP/IPモデルは、ネットワーク通信を4つの階層に分けて定義しています。OSI参照モデルが7階層だったのに対し、より実用性を重視してシンプルに整理されています。

とてもわかり辛い！！！！！

ですので、わかりやすく説明すると「実際のインターネットで使われている、4つの階層に分けた通信の仕組み」です。

4つの階層

実際に表を作ってみました

各階層の説明とOSI参照モデルとの対応

第4層 - アプリケーション層

ユーザーが使うアプリケーションの通信を担当する層
OSI参照モデルの第5層〜第7層(セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層)をまとめたものです。
HTTP、HTTPS、SMTP、FTP、DNSなどのプロトコルがここで動作します。
実用的には、これら3つの機能を分ける必要がなかったため、1つの層にまとめられています。

第3層 - トランスポート層

データを確実に届ける層
OSI参照モデルの第4層(トランスポート層)に対応します。
TCP(信頼性を重視したプロトコル)、UDP(速度を重視したプロトコル)などのプロトコルがここで動作します。
データを適切なサイズに分割し、順番通りに届くように管理する役割は、OSI参照モデルと同じです。

第2層 - インターネット層

データを目的地まで届けるルートを決める層
OSI参照モデルの第3層(ネットワーク層)に対応します。
IPアドレスを使って、複数のネットワークを経由しながら目的地を探し出します。
IP(Internet Protocol)がこの層の中心的なプロトコルで、「インターネット層」という名前の由来にもなっているのだとか。

第1層 - ネットワークインターフェース層(リンク層)

物理的なネットワーク接続を担当する層
OSI参照モデルの第1層〜第2層(物理層、データリンク層)をまとめたものです。
Ethernet、Wi-Fi、ケーブルの規格など、実際に信号を送受信する部分を扱います。
TCP/IPでは「とにかく物理的につながって通信できればOK」という考え方なので、ケーブルの種類や電気信号の詳細まで細かく分ける必要がないと判断され、1つの層にまとめられています。

OSI参照モデルとTCP/IPモデルの対応表

視覚的に見ると、OSI参照モデルの7階層がTCP/IPの4階層にどう対応しているかがわかりやすくなります。

なぜTCP/IPが普及したのか？

ここまでTCP/IPモデルを見てきて、「なんでOSI参照モデルじゃなくてTCP/IPが使われてるの?」と思いませんでしたか?

タイミングの違い

実は、OSI参照モデルとTCP/IPには決定的なタイミングの差がありました。

OSI参照モデル 「1982年頃から「理想的なモデルを作ろう」と策定を開始」
TCP/IP 「1970年代から実際のネットワーク(ARPANET)で既に使われていた」
つまり、OSI参照モデルが「これから作ろう」と議論している間に、TCP/IPは実際に動いて普及していたんです。

シンプルで実用的

OSI参照モデルの7階層は概念的には素晴らしいのですが

• プレゼンテーション層とセッション層は、実際にはアプリケーション層で処理できる
• 物理層とデータリンク層を分ける必要性が実用上は低い

TCP/IPの4階層は「実際に必要な機能だけを残した」結果で、シンプルで実装しやすいという利点がありました。

インターネットの爆発的普及

1990年代にインターネットが爆発的に普及したとき、既にTCP/IPが広く使われていました。
「今から全部OSIに切り替えよう」というのは現実的ではなかったため、TCP/IPがそのまま世界標準になったのです。

まとめ

この記事では、実際のインターネットで使われているTCP/IPモデルについて説明しました。

覚えておきたいポイント

• TCP/IPは4つの階層で構成される実用的なモデル
• OSI参照モデル(7階層)よりもシンプルで実装しやすい
• 実際に動くネットワークで使われながら発展したため、世界標準となった
• OSI参照モデルとTCP/IPの対応関係を理解すると、ネットワークの全体像が見えてくる

OSI参照モデルは「概念を理解するための教科書」、TCP/IPは「実際に使われている実用書」と考えるとわかりやすいですね！！

次回は、これまで何度も出てきた「プロトコル」について、具体的に見ていきたいと思います！