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初歩から理解するネットワークの基礎(1)--ネットワークの基本を分かりやすく解説 - (page 2)

翁長潤

2019-05-25 07:00

ネットワーク通信の仕組み

 ネットワーク通信は、コンピューター、ネットワーク機器、伝送媒体などで物理的な構成を組んだ上で、通信を行うためのルールである「プロトコル」という規定に従って、データをやりとりします。

 通信を会話に例えると、「通信 = コミュニケーション」「プロトコル = 会話」「データ = 会話内容」と置き換えることができます。

プロトコルとネットワークアーキテクチャー

 プロトコルとは、通信を行うための決まりごと(ルール)です。ネットワークで接続されたコンピューターやネットワーク機器は、送り手と受け手で同じプロトコルを使って通信を行います。コンピューター同士が会話をするための「共通言語」と表現することもできます。

 インターネット閲覧やメール送受信、ファイル転送などの機能ごとに複数のプロトコルが存在します。複数の機能のプロトコルが組み合わさって通信が成り立っています。

 機能が異なる複数のプロトコルを階層構造にして組み合わせ、体系化したものが「ネットワークアーキテクチャー」です。階層構造となっているため、使用する機能ごとに最適なプロトコルを組み合わせて選択できるようになっています。代表的なネットワークアーキテクチャーとしては「OSIプロトコル」「TCP/IP」などがあります。

OSIプロトコル

 OSIプロトコルは、国際標準化機構(ISO:International Organization for Standardization)が制定して標準化された規格です。通信に必要な機能を7階層に分割し、単純化したモデルです。これを「OSI参照モデル」と言います。 現在のネットワーク設計の指標ともなり、ネットワーク機器を表す際に使用されています。

図4:OSIプロトコル
図4:OSIプロトコル

●TCP/IP

 TCP/IPは、「Transmission Control Protocol/Internet Protocol」の略称です。世界中で最も広く利用されている規格で、事実上の標準になっています。通信に必要な機能を4階層に分割し、OSI参照モデルよりもシンプルなネットワークアーキテクチャーです。各層の機能はOSI参照モデルに当てはめることができます。インターネットで利用される機器やソフトウェアは全てTCP/IPに準拠しています。

図5:TCP/IPとOSI参照モデルの対照表
図5:TCP/IPとOSI参照モデルの対照表

OSI参照モデルを例にネットワーク通信の流れを理解

 OSI参照モデルは、ネットワークを学ぶ上での“登竜門”と言われています。ネットワークの設計時や学習時のガイドラインとしてよく利用されています。この記事では、OSI参照モデルの7階層を用いて通信の仕組みを解説していきます。OSI参照モデルでは、送信側はアプリケーション層から物理層の順にデータを加工することで送信を行い、受信側では受け取ったデータを逆の順で加工することでデータを復元します。

第7層(アプリケーション層)

 第7層のアプリケーション層では、アプリケーションに対して通信を利用するために必要なプレゼンテーション層以下のネットワークサービスを提供します。アプリケーション層では、コンピューターがアプリケーションを判別するためのプロトコルが存在し、それらはそれぞれ「ポート番号」と呼ばれる数字とひも付いています。ポート番号は、システム独自で変更することも可能です。

図6:よく使われるアプリケーションのプロトコルとポート番号
図6:よく使われるアプリケーションのプロトコルとポート番号

第6層(プレゼンテーション層)

 第6層のプレゼンテーション層では、機器固有の表現形式とネットワーク共通の表現方式の変換を行います。圧縮方式や文字コードなどを管理し、アプリケーションとネットワークとの仲介を行います。

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