TCP/IPを使ったネットワーク〜基本情報技術者合格のための学習法〜

TCP/IPを使ったネットワーク基本情報

TCP/IPはOSI参照モデルでのトランスポート層の「TCP」とネットワーク層の「IP」をセットにした呼び方で、この2つのプロトコルの組み合わせが、インターネットにおけるデファクトスタンダードです。 OSI参照モデルの詳しい記事はこちらをご覧ください
通信プロトコル〜基本情報技術者合格のための学習法〜

チータくん
チータくん

インターネットで標準として用いられているプロトコルがTCP/IPです

デファクトスタンダード

デファクトスタンダードとは、国際機関や標準化団体などによる公的な標準ではなく、市場における自由競争の結果、事実上の標準とみなされるようになった規格のことです。

つまりは、みんなが使用するので、標準みたいな扱いになったということです。

IP

OSI参照モデルでのIPは、「複数のネットワークをつないで、その上をパケットが流れる仕組み」を規定しています。

つまりネットワークの土台みたいなもので、

ルータが、IPアドレスを元にパケットを中継したりできることもIPのおかげです。

TCP

OSI参照モデルでのTCPは、ネットワーク上で、「正しくデータが送られたことを保証する仕組み」を定めたものです

IPとTCPを組み合わせることで、「複数のネットワークを渡りながら、パケットを正しく相手に送り届けることができることができます」という仕組みです。

こうしたインターネットの技術を、そのまま企業内LANなどに転用したネットワークのことをイントラネットと呼びます。

IPアドレス

TCP/IPのネットワーク2つ流れているコンピュータやネットワーク機器は、IPアドレスという番号で管理されています。
IPアドレスは32ビットの2進数の数値で表されますが、このままでは分かりづらいため、8ビットずつ「.」(ドット)で区切り10進数で表します。
IPアドレス
IPアドレスには、グローバルIPアドレスプライベートIPアドレスの2種類があります。

IPアドレスとMACアドレスの違いについてはこちらをご覧ください LANの装置とOSI参照モデルの関係〜基本情報技術者合格のための学習法〜

グローバルIPアドレス

グローバルIPアドレスは、インターネットの世界で使用するIPアドレスです。 世界中で一意であるが保証されないといけないので、地域ごとのNICによって管理されています。
NICについてはこちらをご覧ください
LANの装置とOSI参照モデルの関係〜基本情報技術者合格のための学習法〜

プライベートIPアドレス

プライベートIPアドレスは、企業内などのLANの中で使えるIPアドレスです。 LAN内で重複がなければ、システム管理者が自由に割り当てて使うことができます。

チータくん
チータくん

プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスの関係は、電話の内線番号と外線番号の関係によく似ています。

IPアドレスの内容はネットワークアドレス部ホストアドレス部の2種類に分かれます。

ネットワークアドレス部

ネットワークアドレス部はネットワークごとに分かれるIPアドレスです。

ホストアドレス部

ホストアドレス部はネットワーク内でコンピュータを識別するためのIPアドレスです。
ネットワークアドレス部とホストアドレス部の境界線はIPアドレスのクラスによって異なります。

クラスフルアドレス

IPアドレスは、使用する規模によって、クラスA,クラスB、クラスCの3つのクラスに分かれています。(実際にはもっとあります)
それぞれ、何ビットをネットワークアドレス部に割り振るかが、規定されていますので、それにより、ほつことのできるホスト数が違ってきます。

クラスA

0.0.0.0 〜 127.255.255.255 (大規模ネットワーク用)

クラスA

チータくん
チータくん

割り当て可能なホスト数は、16777214台です(2^24-2)

クラスB

128.0.0.0 〜 191.255.255.255 (中規模ネットワーク用)
クラスB

チータくん
チータくん

割り当て可能なホスト数は、65534台です(2^16-2)

クラスC

192.0.0.0 〜 223.255.255.255 (小規模ネットワーク用)
クラスC

チータくん
チータくん

割り当て可能なホスト数は、8台です(2^8-2)

サブネットマスク

サブネットマスクとは、IPアドレスのうちネットワークアドレスとホストアドレスを区別するための数値です。

一番小規模向けのクラスCでも254台のホストを扱えるわけですが、そこまでホスト数はいらないので、事業所ごとにネットワークを分けたい!!

という場合、サブネットマスクを用いてネットワークを分割することができます。

一つのネットワークに大量のホストをまとめると、通信トラフィックが多くなりすぎて、通信効率が下がってしまします。

サブネットマスクは、各ビットの値によって、IPアドレスのネットワークアドレス部とホストアドレス部とを再定義することができます。

1がネットワークアドレス、0がホストアドレスを表します。

例えばクラスCのIPアドレスで、次のようにサブネットマスクを指定した場合、62台ずつの割り当てが行われる4つのサブネットに分割することができます。
サブネットマスク_クラスC

本来24ビットだったネットワークアドレス部が、サブネットマスクによって26ビットに拡張されたことで、差分の2ビットを使い分割したネットワークが表現できます。

DHCP

DHCPとは「Dynamic Host Configuration Protocol」の略で、IPアドレスの割り当てなどといった、ネットワークの設定作業を自動化する仕組みです。

IPアドレスは他のコンピュータと被ってはいけませんので、もし手動設定だと

1台か2台ならともかく、100台とかあったらIPアドレスを割り当てるのも一苦労です。

NATとIPマスカレード

プライベートIPアドレスしか持っていない各コンピュータは、外のネットワークとやりとりをするために、グローバルIPアドレスが必要です。 グローバルIPアドレスへ変換するには、NATIPマスカレードといったアドレス変換技術を用います。

NAT

NATとは「Network Address Translation」の略で、グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスとを1体1で結びつけて、相互に変換する技術です。

チータくん
チータくん

同時にインターネットに捨族できるのは、グローバルIPアドレスの個数分だけです。

IPマスカレード

IPマスカレードはNAPTとも呼ばれグローバルIPアドレスに複数のプライベートIPアドレスを結びつけて、1対複数の変換を行います。
IPアドレスの変換時にポート番号も合わせて書き換えるようにすることで、1つのグローバルIPアドレスでも複数のコンピュータが同時にインターネット接続をすることができます。

ドメイン

ドメイン名とは、IPアドレスに対して、人間にとって覚えやすい文字で別名をつけたものです。 ドメイン

チータくん
チータくん

この場合は、「jp」日本の「co」企業で「google」という組織の「WWW」のホストを表しています。

www.

「WWW」は、「World Wide Web(ワールド・ワイド・ウェブ)」の略称です。 世界中に広がる情報網が「クモの巣」のように見えたことから、このシステムを「World Wide Web(ワールド・ワイド・ウェブ)」と名付けたそうです。

チータくん
チータくん

インターネットが出始めた頃はインターネットそのものをwwwとも呼んでいました。   

ただ、URLについている、www は少し違う意味になります。

wwwとは、「インターネットのホームページの閲覧機能を提供しているサーバを識別するために一般的に使われるホスト名」を意味しています。

インターネットの初期の頃はサーバのスペックが貧弱だったため、サーバを分けて運用することが多く、役割別にサーバとサブドメインを用意することが多くありました。

ホスト名は、慣例的にわかりやすいため「www」が使われることが多いですが、省略しても、ホームページの見え方やSEOに違いはありません。

代表的な組織分類(JPドメイン名)

組織分類意味
ac.jp学校、学校法人、職業訓練法人、国立大学法人、公立大学法人など
co.jp株式会社、有限会社などの会社および信用金庫、信用組合など
go.jp日本国の政府機関、各省庁所轄研究所、独立行政法人など
or.jp財団法人、社団法人、医療法人、特定非営利活動法人、独立行政法人など
ad.jpJPNICの正会員が運用するネットワーク、JPNICがインターネットの運用上必要と認めた組織など
ne.jp日本国内のネットワークサービス
gr.jp複数の日本に在住する個人または日本国法に基づいて設立された法人で構成される任意団体
ed.jp保育所、幼稚園、小学校、中学校、高等学校などの学校および各種学校のうち主に18歳未満を対象とするものなど
lg.jp地方自治法に定める地方公共団体のうち、普通地方公共団体、特別区、一部事務組合および広域連合など

代表的なカントリーコード

カントリーコード国名
auオーストラリア
caカナダ
cn中国
deドイツ
euヨーロッパ連合
frフランス
hk香港
itイタリア
jp日本
kr韓民国
tw台湾
ukイギリス
usアメリカ合衆国

DNS

DNSは「Domain Name System」の略で、ドメイン名とIPアドレスを関連付けして管理するためのシステムです。 DNSサーバに対して、ドメイン名のIPアドレスを問いたり、逆にIPアドレスからドメイン名を問い合わせると、それぞれ対応するIPアドレスや、ドメイン名が帰ってきます。

参考書籍

キタミ式イラストIT塾 基本情報技術者 令和03年
令和03年 イメージ&クレバー方式でよくわかる 栢木先生の基本情報技術者教室 情報処理技術者試験
令和03年 基本情報技術者 合格教本 情報処理技術者試験

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