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TCP/IPプロトコルは、なぜ階層化しているのでしょうか?

TCP/IPプロトコルは、ネット通信の決まり事です。通信プロトコルには、7階層で構成している国際標準のOSI参照モデルがあります。TCP/IPプロトコルは、4階層で作られています。この記事では、階層化している理由等について紹介しています。

TCP/IPを階層化する理由

TCP/IPプロトコルは、インターネットでデータ通信をするための決まり事です。この決まり事(約束事項)に従わないと、信号を送っても受信側で信号を受け取れません。

コンピュータは人間のように柔らかい頭脳を持っていないため、決まりごとがないと何をやっているのか、どう判断して良いのか分からないからです。

そのため、プロトコルをしっかり決めないと、信号を送っても受信側で信号を受け取れなくなってしまいます。

このTCP/IPプロトコルは、4つの階層に分けています。では何故、階層化するのでしょうか?

TCP/IPの4つの階層

TCP/IPの4つの階層は、それぞれ、プロトコル(約束事)を意味しています。通信で行っている送信と受信では、双方で約束事を決めて、それに従って信号の送信や、受信をしています。この時、コンピュータは複雑な処理をしています。

但し、複雑な処理でも仕事の内容を細かく分けて、同じような内容を、1つの層にしてしまうと、単純化出来ます。

このように考えて、コンピュータが行っている仕事を、4つの層に分けたものが、TCP/IPの4つの階層です。

OSI参照モデルとの関係

OSI参照モデルは、国際標準化機構によって制定されたもので、7つの階層(レイヤー)に分けられています。

OSI参照モデルは、異機種間(OS等が違う機種)でもデータ通信ができるようにするため、ネットワーク構造設計方針に従って制定されています。

OSI参照モデルの7つの階層の特徴

OSI参照モデルは、最下層の物理層(第1層)から、最上部のアプリケーション層(第7層)で作られています。

階層の特徴は、最上部の層ほど、人間に近い機能に対応しています。

上位層では、メールやウェブ等を扱っています。これに対して、下位層では、コンピュータが扱う、ケーブルや電気抵抗などに対応しています。

尚、OSI参照モデルは、理論上のモデルのため、実製品では使いにくいこともあります。これに対して、TCP/IPは、実際の製品で扱いやすい構成です。OSI参照モデルとTCP/IPの階層構成が違うのは、このような理由からでしょう。

OSI参照モデルとTCP/IPの階層は、概ね次のような関係です。

階層   OSI参照モデル     TCP/IPモデル
第7層  アプリケーション層   アプリケーション層(第4層)
第6層  プレゼンテーション層
第5層  セッション層
第4層  トランスポート層   トランスポート層(第3層)
第3層  ネットワーク層   インターネット層(第2層)
第2層  データリンク層  

 ネットワークインターフェースフ層(第1層)

第1層  物理層

まとめ

TCP/IPプロトコルは、インターネットでデータ通信をするための約束事です。

OSI参照モデルは、理論上のモデルのため、分かりやすくする観点から、7つの階層で構成しています。但し、実製品では使いにくいこともあります。

これに対して、TCP/IPは実際の製品で扱いやすいように4つの階層で構成しているのでしょう。

TCP/IPは、スタンフォード大学などの研究機関で作られ、シンプルな構成のため、広く普及しています。

OSI参照モデルもTCP/IPの階層も、上位層は人に近い機能に対応しています。逆に下位層は、コンピュータ機器間で扱うケーブルや電気抵抗に対応する層です。

OSI参照モデルもTCP/IPも、階層構造にすると、次のような利点があります。

例えば条件が変わって、設定変更をする場合にも、全体を確認するのではなく、関係するプロトコル階層のみを変更するだけで済みます。

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iyasaretaihito
子どもの時から、昆虫や恐竜、宇宙などに興味がある理科大好きな理系人間です。 会社は半導体設計関連会社に勤務して、60歳で定年退職後は趣味に没頭する、のん気なおじさんです。
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