TCP/IP

TCP/IPとは

• Transmission Control Protocol / Internet Protocol の略
• インターネットや社内ネットワークで最も使われている通信ルール（＝プロトコル）の集まり。
• 名前の由来：特に重要な TCP（通信の信頼性を保証）と IP（住所＝アドレスを決める）が中心だから。
• 実際は、TCPやIP以外にも HTTP（Web用）、SMTP（メール用）、ICMP（エラーチェック用） など、多くの仲間が含まれる。

初心者ポイント：「プロトコル」とは、コンピュータ同士で会話するときの「共通のルール」のこと。

TCP/IPの階層モデル（4階層）

TCP/IP階層	OSI参照モデルに対応	主な役割	代表プロトコル
アプリケーション層	OSI第5〜7層	アプリごとの通信機能を実現	HTTP, FTP, SMTP, SSH
トランスポート層	OSI第4層	信頼性ある転送（TCP） or 効率重視の転送（UDP）	TCP, UDP
インターネット層	OSI第3層	ネットワーク間の通信、アドレス指定	IP, ICMP
ネットワークインターフェース層	OSI第1〜2層	直接接続ノード間通信	Ethernet, PPP

上の層ほど 人間に近い（アプリが使う）
下の層ほど 機械に近い（ケーブルや信号の世界）

各層の役割まとめ

アプリケーション層

• アプリごとの通信サービスを提供
• 例：Web（HTTP）、メール（SMTP, POP3）、ファイル転送（FTP）

トランスポート層

• データ転送の信頼性を確保（TCP）
• 高速・効率重視通信（UDP）

インターネット層

• IPアドレスによるエンドツーエンド通信
• 経路選択（ルーティング）

ネットワークインターフェース層

• 物理的な隣接ノード間通信
• LAN（Ethernet）やWAN（PPP）でMACアドレスを利用

カプセル化と非カプセル化（TCP/IP）

• 送信側
  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 → 物理伝送
  → 各層でヘッダを付加（カプセル化）
• 受信側
  物理伝送 → ネットワークインターフェース層 → インターネット層 → トランスポート層 → アプリケーション層
  → 各層でヘッダを削除（非カプセル化）

郵便でいうと、
１手紙を書く（アプリ層）
２封筒に入れる（トランスポート層）
３宛先を書く（インターネット層）
４郵便局やトラックで運ぶ（ネットワーク層）
…というイメージ。

Webサイトを見るときの実例

1. アプリケーション層：ブラウザがHTTPを使って「ページをください」と要求
2. トランスポート層：TCPでデータを順番通りに、壊れず届くように管理
3. インターネット層：IPアドレスで「どのサーバへ？」を決定
4. ネットワーク層：Ethernetで実際にケーブルやWi-Fiから信号を送信

IPとは

• IP（Internet Protocol） は、インターネットやLANで使う基本的な通信ルールのひとつ。
• OSI参照モデルでは 第3層（ネットワーク層） にあたり、TCP/IPモデルでは インターネット層 にあたる。
• 各コンピュータや機器に IPアドレス（住所のような番号） を割り当てて、正しい相手にデータを届ける。

初心者ポイント：IPは“住所係”のプロトコル

IPヘッダとは

• IPヘッダ：データを送るときに、前につける「伝票」のような情報。
• 宛先住所（IPアドレス）、荷物の番号（識別子）、有効期限（TTL）などが書かれている。
• サイズは基本 20バイト（オプション付きで最大60バイト）。
• データ本体は IPペイロード と呼ばれる部分。

IPヘッダの各フィールドの内容

フィールド	英語	サイズ	内容（初心者向けの例え）
バージョン	Version	4bit	IPv4なら「4」。世代番号のようなもの。
ヘッダ長	IHL	4bit	ヘッダの長さ（通常20バイト）。伝票のサイズ。
サービスタイプ	ToS	8bit	優先度の指定。音声通信を優先、など。
全長	Total Length	16bit	パケット全体の長さ。荷物のサイズ。
識別番号	Identification	16bit	分割したパケットをまとめるための番号。伝票番号。
フラグ	Flags	3bit	分割を許可するかどうか、最後のパケットかどうかを示す。
フラグメントオフセット	Fragment Offset	13bit	分割されたパケットが元データのどの位置かを示す。
生存時間（TTL）	Time to Live	8bit	ルータを何台通れるか。寿命。0になると廃棄。
プロトコル	Protocol	8bit	上位プロトコルを指定。TCP=6, UDP=17 など。
ヘッダチェックサム	Header Checksum	16bit	ヘッダにエラーがないかを確認する。
送信元IP	Source Address	32bit	出発地（送り主の住所）。
宛先IP	Destination Address	32bit	届け先の住所。
オプション	Options	可変長	普段は使わない。特別な調査やテスト用。
パディング	Padding	可変長	長さを32bit単位に揃えるための「空白調整」。

IPの３つの特徴

1. コネクションレス型
   • 相手と事前に「接続を確立」しないで、いきなりデータを送る方式。
   • 例：手紙を投函するとき、ポストに入れたらすぐ配達が始まる。
2. ベストエフォート型
   • 「最善は尽くすけど、必ず届く保証はしません」という通信。
   • ただしTCPと組み合わせれば、再送などで結果的に「必ず届くように見える」。
3. 階層型アドレッシング
   • IPアドレスは「ネットワーク部」と「ホスト部」に分かれている。
   • ネットワーク部＝町名、ホスト部＝番地 のイメージ。

プロトコル番号（代表例）

• 1 = ICMP（通信エラーや確認に使う）
• 6 = TCP（信頼性の高い通信）
• 17 = UDP（速いけど保証なし）
• 89 = OSPF（経路制御に使う）

◆まとめスライド