プロトコルとTCP/IPモデル

インターネットを始められた2つの単語のメッセージ

• 1969年10月29日、UCLAの学生がスタンフォードの機械に、電話で同僚に確認しながら一文字ずつ LOGIN という单词を入力しました。LとO之后システムがクラッシュしました。
• 問題号线缆ではありませんでした。異なる会社によって作られた2台の機械間に、バイトの意味、話すタイミング、あるいは何かを失った時の対処について合意されたルールがなかったことです。
• 以来的一切都是将这些规则记录下来。 プロトコルはそんな合意であり、インターネットはそのプロトコルのスタックです。
• このImplementedはプロトコルが存在する理由、それがレイヤー構造である理由、TCP/IPの4層、そしてTCPとUDPの違いを理解するためのものです。

プロトコルが定義すること

• プロトコルとは、デバイスが通信する方法に関するルールのセットです。両端が同じルールに従わなければ、片方の信号はもう片方にとって意味をなしません。
• データのフォーマット、アドレスの位置、ペイロードの開始位置、メッセージの順序、誰が最初に話し、何时 acknowledge するか、各メッセージの意味、タイミング、タイムアウト、再送信、そしてエラー発生時の対応を定義します。
• プロトコルがない場合、共通言語を持たない2人の人間がコミュニケーションに失敗するように、通信は完全に機能しません。

両端によって事前に合意されたルール

プロトコルが階層化される理由

• ネットワークは単一のルールセットでは複雑すぎるため、階層（レイヤー）に分割され、各階層は一つの特定のタスクを担当し、上と下の隣接する階層のみと通信します。実装はスタックとして行われます。
• モジュール性: 一つの階層を他の階層に触れることなく交換できるため、EthernetからWi-Fiへ切り替えてもリンク層より上の階層には影響がありません。
• 標準化: 異なるベンダーの機器間での相互運用が可能なのは、各階層のインターフェースが合意されているからです。抽象化: ウェブアプリを書くプログラマーは、下位階層が処理することを一切気にしません。

4つの階層、それぞれが一つの役割を持つ

TCP/IPの4つの階層

• インターネット層は配送を保証しません。これはトランスポート層のタスクであり、TCPを使用した場合に限られます。

worked example: インターネットを横断するメッセージ

TCPとUDP

• TCPは接続指向型: 最初に接続を確立し、すべてのデータが正しく順序通り到着することを保証し、紛失したパケットを再送信し、フロー制御を行います。信頼性は高いですが、オーバーヘッドと遅延の代償があります。HTTP、HTTPS、SMTP、FTPで使われています。
• UDPは非接続型: 送信して忘れる方式で、ackも順序も再送信もありません。オーバーヘッドが低く、保証もありません。
• UDPはライブストリーミング、DNS、オンラインゲームで使われますが、そこでは速度が信頼性を優先: 再送信された動画フレームは必要なタイミングを過ぎているため、待つのではなく削除することが有利だからです。

保証あり・遅い、または高速・保証なし

worked example: トランスポートプロトコルの選択

見落としやすいポイント

理解できましたか