コンピュータネットワークの階層化: 5 層のプロトコルを備えたアーキテクチャ

まず、コンピュータ ネットワークがなぜ階層構造を採用するのか、また階層構造を採用することの利点は何なのかを考えてみましょう。ネットワークが階層構造を採用しているのは、コンピュータ同士が通信するのが非常に面倒であるためです。階層構造を使用する場合、大きくて複雑な問題をいくつかの小さな局所的な問題に分割するために、そうすれば、ローカルな問題を研究することがより簡単かつ簡単になります。現実には、企業の人員構成として、上司、部長、部長、従業員といった、軍隊における小隊、中隊、大隊などの階層的なケースが多く存在します。

ISO/OSI と TCP/IP アーキテクチャ

世界のコンピュータ ネットワークの発展を促進するために、ISO 組織はよく知られたシステム標準 OSI を提案しました。ただし、OSI は理論上の成果しか得られておらず、実際に広く使用されているのは TCP/IP アーキテクチャです。

OSI には明確な概念と完全な理論がありますが、複雑でも実用的でもありません。 TCP/IP は 4 層のアーキテクチャを持ち、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 インターフェイス層に分かれています。しかし実際には、上位 3 つの層だけがあり、最下位のネットワーク インターフェイス層にはコンテンツがありません。したがって、OSI と TCP/IP の利点を統合し、5 層のプロトコル アーキテクチャを採用するという、妥協的なアプローチを検討することが一般的です。

5 層プロトコル アーキテクチャ

プロトコルは下から上に、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層です。

物理層: 物理層は、コンピュータを接続する通信リンク上でデータ ビット ストリームを伝播する方法を検討します。考慮する必要があるのは、機械的特性、電気的特性などです。ハブは物理層で動作します。

データリンク層: この層は主に、同じネットワーク上のホスト間で通信する方法を考慮します。共通の MAC アドレスはこの層で機能します。スイッチは、一般的に使用される ARP アドレス解決プロトコルを備えたデータ リンク層で動作します。

ネットワーク層: ネットワーク層は、さまざまなネットワーク上のホストに通信を提供する責任があります。ネットワーク層で動作するデバイスはルーターであり、ホストから送信されたパケットを受け取り、独自のルーティング テーブルを参照して、保存されているパケットを別のネットワークに転送する特別なホストです。ネットワーク層の一般的なプロトコルには、IP プロトコルと ICMP プロトコルが含まれます。

トランスポート層: トランスポート層は、2 つのホスト プロセス間の通信を担当します。この層には有名な TCP プロトコルがあり、さらに UDP プロトコルもこの層で動作します。

アプリケーション層: アプリケーション層のタスクは、アプリケーション プロセス間の対話を通じて特定のネットワーク アプリケーションを完成させることです。アプリケーション層では、http、ftp、ssh、dns、https など、多くのプロトコルが動作します。

コンピュータ ネットワークを学ぶには、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層の 3 つの層に焦点を当てる必要があります。

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