TCP / IPプロトコルアーキテクチャの概要

1. TCP / IPプロトコルスタック

XNUMX層モデル
TCP / IPプロトコルは、アプリケーション層、トランスポート層、相互接続層、ネットワークインターフェイス層のXNUMX層モデルの概念に従います。

ネットワークインターフェイスレイヤー：モデルのベースレイヤーはネットワークインターフェイスレイヤーです。独立したネットワーク情報伝送ユニットであるデータフレームの送受信を担当します。ネットワークインターフェイス層は、フレームをネットワークに配置するか、ネットワークからフレームを削除します。

相互接続層：相互接続プロトコルは、データパケットをインターネットデータグラムにカプセル化し、必要なルーティングアルゴリズムを実行します。

XNUMXつの相互接続プロトコルがあります。

　　インターネットプロトコルIP：ホストとネットワーク間のデータパケットのアドレス指定とルーティングを担当します。

　　アドレス解決プロトコルARP：同じ物理ネットワーク内のハードウェアホストアドレスを取得します。

　　インターネット制御メッセージプロトコルICMP：メッセージを送信し、データパケットの送信エラーを報告します。

　　相互接続グループ管理プロトコルIGMP：ホストグループメンバーをローカルマルチキャストルーターに報告するためにIPホストによって使用されます。

トランスポート層：トランスポートプロトコルは、コンピューター間の通信セッションを提供します。送信プロトコルの選択は、データ送信方法によって異なります。

XNUMXつの伝送プロトコル：

　　伝送制御プロトコルTCP：アプリケーションに信頼性の高い通信接続を提供します。一度に大量のデータを転送するのに適しています。また、応答が必要なアプリケーションに適しています。

　　ユーザーデータグラムプロトコルUDP：コネクションレス型通信を提供し、パケットの信頼できる送信を保証しません。一度に少量のデータを送信するのに適しており、信頼性はアプリケーション層の責任です。

アプリケーション層：アプリケーションは、この層を介してネットワークにアクセスします。

ネットワークインターフェース技術

　　IPは、ネットワークデバイスインターフェイス仕様NDISを使用して、ネットワークインターフェイスレイヤーにIPを送信し、WANおよびローカルネットワークインターフェイステクノロジーをサポートします。

シリアルラインプロトコル

　　 TCP / IPGは通常、シリアル回線でのデータ送信にインターネットシリアル回線プロトコルSLIPまたはポイントツーポイントプロトコルPPPを使用します。

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2.ARP
ネットワーク上で通信するには、ホストは他のホストのハードウェアアドレスを知っている必要があります。アドレス解決は、ホストIPアドレスをハードウェアアドレスにマッピングするプロセスです。アドレス解決プロトコルARPは、同じ物理ネットワーク上のホストのハードウェアアドレスを取得するために使用されます。

ホストIPアドレスはハードウェアアドレスに解決されます：

（1）ホストが別のホストと通信する場合、ARP要求を開始します。 IPがIPアドレスがローカルであると判断すると、送信元ホストはARPキャッシュでターゲットホストのハードウェアアドレスを検索します。

（2）マッピングが見つからない場合、ARPは要求を作成します。送信元ホストのIPアドレスとハードウェアアドレスがリクエストに含まれます。すべてのローカルホストが要求を受信して処理できるように、要求はブロードキャストされます。

（3）ローカルネットワーク上のすべてのホストがブロードキャストを受信し、一致するIPアドレスを探します。

（4）ターゲットホストは、要求内のIPアドレスが自身のIPアドレスと一致すると判断すると、ARP応答を直接送信して、自身のハードウェアアドレスを送信元ホストに渡します。 ARPキャッシュを送信元ホストのIPアドレスとハードウェアアドレスで更新します。応答を受信した後、送信元ホストは通信を確立します。

リモートIPアドレスを解決する

異なるネットワーク内のホストは相互に通信し、ARPブロードキャストはソースホストのデフォルトゲートウェイです。

宛先IPアドレスがリモートネットワークホストの場合、ARPはルーターのアドレスをブロードキャストします。

（1）通信要求が初期化されると、ターゲットIPアドレスがリモートアドレスであることがわかります。ソースホストは、ローカルルーティングテーブルで検索されます。そうでない場合、送信元ホストはデフォルトゲートウェイのIPアドレスであると見なされます。 ARPキャッシュに一致するゲートウェイを見つける

（2）ゲートウェイのレコードが見つからない場合、ARPはターゲットホストのアドレスの代わりにゲートウェイアドレスの要求をブロードキャストします。ルータは、送信元ホストのARP要求に独自のハードウェアアドレスで応答します。ソースホストは、ターゲットホストのネットワークに送信するためにデータパケットをルーターに送信し、最終的にターゲットホストに到達します。

（3）ルーター上で、IPはターゲットIPアドレスがローカルかリモートかを決定します。ローカルの場合、ルーターはARP（キャッシュまたはブロードキャスト）を使用してハードウェアアドレスを取得します。リモートの場合、ルーターはルーティングテーブルでゲートウェイを検索し、ARPを使用してゲートウェイのハードウェアアドレスを取得します。データパケットは、次のターゲットホストに直接送信されます。

（4）ターゲットホストは要求を受信した後、ICMP応答を形成します。ソースホストはリモートネットワーク上にあるため、ソースホストネットワークのゲートウェイはローカルルーティングテーブルで検索されます。ゲートウェイを見つけた後、ARPはそのハードウェアアドレスを取得します。

（5）このゲートウェイのハードウェアアドレスがARPキャッシュにない場合は、ARPブロードキャストを介して取得されます。ハードウェアアドレスを取得すると、ICMP応答がルータに送信され、次に送信元ホストに送信されます。

ARPキャッシュ

ブロードキャストの量を減らすために、ARPはバックアップ用にアドレスマッピングをキャッシュに保存します。 ARPキャッシュには、動的アイテム[次へ]と静的アイテムが格納されます。動的アイテムは自動的に追加および削除されますが、静的アイテムはコンピューターが再起動されるまでCACHEに残ります。

ARPキャッシュは、常にハードウェアブロードキャストアドレス（0xffffffffffffh）をローカルサブネットの永続的なエントリとして予約します。

この項目により、ホストはARPブロードキャストを受信できます。キャッシュを表示しているとき、アイテムは表示されません。

各ARPキャッシュレコードのライフサイクルは10分であり、2分以内に使用されない場合は削除されます。キャッシュ容量がいっぱいになったら、最も古いレコードを削除します。

静的（永続）レコードを追加する

静的ARPエントリを追加することにより、ホストにアクセスするためのARP要求の数を減らすことができます。

ARPパケット構造

ARP構造のフィールドは次のとおりです。

ハードウェアタイプ-使用されるハードウェア（ネットワークアクセス層）のタイプ。