TCP/IPとは何ですか？どのように機能しますか？

インターネット上を毎日、目に見えないデータが流れており、メールやビデオからライブゲームやショッピングまでが含まれます。これらの背後で、あなたは決して気づかないかもしれませんが、すべてが正しい場所に到達するように複雑なシステムが存在しています：TCP/IPです。普段考えることはありませんが、このシステムはインターネットのバックボーンであり、すべてのデータを必要な場所に案内します。

ここでは、どんな人でも理解できるようにTCP/IPを簡単に説明し、テクノロジーの学位は必要ありません！

Table of contents Hide

1 TCP/IPとは？

2 TCP/IPはなぜ必要なのか？

3 TCP/IPモデルとは一体何ですか？

4 TCP/IPの動作：ステップバイステップガイド

5 TCPの信頼性とIPの柔軟性

6 TCP/IPについてなぜ気にする必要があるのか？

7 TCP/IPとVPNを併用する理由

8 TCP/IPの未来：今日のインターネットに遅れを取らないか

9 結論：インターネットのバックボーン

TCP/IPとは？

TCP/IP は「Transmission Control Protocol/Internet Protocol」の略です。これらはネットワークプロトコルに属しています。インターネット上のデバイス同士が話すために使用する一種の共通言語と考えてください。郵便局が特定の住所に手紙を配達するのと同じように。これにより、メッセージやメディアが正確に意図された場所に到着します。

TCP/IPは、データを小さな管理しやすい塊に分割することでこれを実現します。通常「パケット」と呼ばれるこれらのパケットには、他側で再構築されるために必要なすべての情報が含まれています。つまり、ビデオをストリーミングしたり、メールを読んだり、オンラインで買い物をする際、TCP/IPはデータを移動させる無声のヒーローと考えることができます。

TCP/IPはなぜ必要なのか？

TCP/IPのような標準化されたシステムがないと、データ通信は混乱します。すべてのデバイスが情報を送受信するための独自の方法を持っていると、変換は全く機能しません。そのため、TCP/IPが登場し、すべてのデバイスに構造化された方法を提供します。それがどこのデバイスからであろうと、どのようなシステムを使用しているかに関係なく。それがインターネットを一緒に保つ接着剤です。

外国の国でルールや速度制限、道路標識を知らない状態で運転していると想像してみてください。それはとてもエキサイティングなことかもしれませんが、目的地に到着することはできません。TCP/IPは、インターネット上のすべての人が「運転」を同期させ、交通渋滞を防ぎ、データが迷子にならずに目的地に到達することを確認する道路標識や法律のようなものです。

TCP/IPモデルとは一体何ですか？

TCP/IPはいくつかのルールから成り、主に4つのレイヤーで構成されています。それぞれのレイヤーには特定の役割があり、一緒に強力に機能します。以下に詳細を示します：

アプリケーション層

これはトップレイヤーであり、実際にやり取りするレイヤーです。ウェブブラウザやメールクライアント、ストリーミングプラットフォームなどのアプリケーションやサービスが含まれます。たとえば、ウェブブラウザにURLを入力すると、このレイヤーがデバイスにどの種類のデータを要求するかを知らせます。

トランスポート層

ここでTCP（Transmission Control Protocol）が登場します。トランスポート層は、データが信頼性を持って配信されることに最も関心を寄せています。情報をパケットに分割し、それらが正しく他側に到達するかどうかをチェックします。途中でパケットが失われた場合、TCPはそれを再送します。

インターネット層

これはIP（Internet Protocol）が輝く場所です。それはGPSのように機能し、各パケットに宛先アドレスを割り当てて、正確な場所を知っています。IPは各パケットのための経路設定、または最適な経路を見つけることを処理し、それが世界中であっても正しい宛先に到達することを保証します。

ネットワークインターフェース層

最後に、デバイスを物理ネットワークに接続するレイヤー、つまりWi-FiやEthernet接続などです。このレイヤーは、データをケーブルを通じてまたは空中を通じて移動できるように、データを電気信号や無線信号に変換します。

各レイヤーは特定の役割を果たし、データが円滑かつ安全に一箇所から他へ流れるようにします。

TCP/IPの動作：ステップバイステップガイド

さて、ウェブサイトを読み込むなど、オンラインで何かをするときに実際に何が起こるのかを見てみましょう。以下は、その旅の簡素化されたバージョンです：

リクエストの開始：ブラウザにURLを入力すると、リクエストはアプリケーション層を通って他のレイヤーを下に移動します。それは「指示」の層で包まれ、ネットワークを横断して移動できるようになります。
パケットの作成：TCPはデータをパケットに分割します。各パケットは、リクエストの一部とデータを他側で再構築する方法に関する指示を含む小さな封筒のようなものです。
IPでのアドレッシング：IPは各パケットに宛先アドレスを添付します。これは、パケットが正しい場所に到着するようにするためのものです。
ネットワーク経由のルーティング：パケットは1つのルーターから別のルーターに移動し、各ルーターがチェックポイントとして機能します。1つの経路が混雑しているかダウンしている場合、IPは別の経路を見つけ、効率的な配信を保証します。
宛先で再構築：パケットが他側に到達すると、TCPはそれぞれが正しい順序でそこにあることをチェックします。それからそれらを再構築し、完全なデータをアプリケーション層に提示し、ウェブサイトがブラウザで読み込まれます。
応答の受信：サーバーがリクエストに応答する際、このプロセス全体が逆になり、ウェブページのコンテンツがデバイスに返されます。

TCPの信頼性とIPの柔軟性

TCP/IPが非常に効果的である理由の1つは、TCPとIPがお互いを補完しているからです。

TCPは信頼性を重視しており、それはあらゆるパケットが正しく、欠落することなく、正しい順序で到着するように、完璧主義者のようなものです。何か問題が発生した場合、TCPはすべてが完璧になるまで再送します。これは、ブラウジングやメールの送信など、精度が重要な活動に適しています。

一方、IPは柔軟性と速度を重視して設計されています。IPは、各パケットの旅に関しては深く関与しません。代わりに、データを迅速に移動し、最適な経路を見つけることに焦点を当てます。最速の経路が変わっても、IPは適応し、遅延することなく動作します。この信頼性と柔軟性の組み合わせにより、TCP/IPはさまざまなインターネット活動に適しています。

TCP/IPについてなぜ気にする必要があるのか？

あなたは「わかった、でもなぜこれが重要なのか？」と思うかもしれません。以下に、TCP/IPの基本的な理解があなたをより情報通とテクノロジに詳しいインターネットユーザーにする方法を示します。

たとえば、インターネット接続が遅い場合、TCP/IPについて知識を持つことで、背後で何が起こっているかを理解することができます。

輸送層がパケットの再送を苦労しているか、ネットワークの問題によりインターネット層がデータを再ルーティングしているかもしれません。これらの詳細を理解することで、ネットワークの問題を理解し、問題を効果的にトラブルシューティングし、より良いネットワークツールやサービスを選択することができます。

TCP/IPを理解することは、オンラインセキュリティを理解する上でも重要です。たとえば、各レイヤーにはそれぞれの脆弱性があります。ハッカーはフィッシング攻撃でアプリケーション層を標的にするか、DoS（サービス拒否）攻撃で輸送層を標的にするか、IPスプーフィングでインターネット層を標的にするかもしれません。TCP/IPについての認識は、これらのリスクを理解し、自己保護をよりよくするのに役立ちます。

TCP/IPとVPNを併用する理由

公共のWi-Fiネットワークを頻繁に使用する場合、TCP/IPとVPNを併用することは特に重要です。そこではデータが簡単に傍受される可能性があります。例えば、カフェで作業をしているか、空港のWi-Fiをブラウジングしているか、それらは公共の場所ですよね？おそらく情報が盗まれる可能性があるでしょう。しかし、VPNを使用すると、誰かがトラフィックを監視していても、暗号化のためデータを読むことができません。

VPNはTCP/IPのプロセスを変更しませんが、プライバシーの層を追加します。VPNに接続すると、インターネットトラフィックを安全なトンネルに包み、通常のTCP/IPプロセスを通過させる前に送信します。つまり、誰かがデータを傍受しても、「鍵」なしには読めないため、オンラインのプライバシーとセキュリティのための貴重なツールとなります。

例としてLightningX VPNを挙げてみましょう。このVPNは優れた暗号化に特化して構築されており、速度に最小限の影響を与えながらプライバシーを提供します。LightningX VPNでは、IPアドレスがマスクされ、トラフィックが暗号化されます。また、VPN接続が切断された場合にインターネットアクセスを切断するキルスイッチなどの機能も備えています。これにより、データ漏洩がないように保証されます。

もう一つ知っておくべきことは、世界中に多数のサーバーがあることです。50以上の国に2000以上のノードがあり、世界中の多くの地域のインターネットに簡単にアクセスできます。

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TCP/IPの未来：今日のインターネットに遅れを取らないか

TCP/IPは1970年代から存在しており、非常に効果的ですが、インターネットは大きく変化しています。今日、私たちはより高速な速度、より多くのデータ量、そしてIoT（Internet of Things）などの新しい技術に取り組んでいます。TCP/IPは引き続き適応していますが、インターネットの成長する要求に対応するために設計された新しいプロトコルやモデルが登場しています。

例えば、Googleが開発した新しいプロトコルであるQUIC（Quick UDP Internet Connections）は、従来のTCPよりも速く効率的であることを目指しています。まだ初期段階ですが、QUICは特定のシナリオでTCP/IPの一部を補完するか、または置き換える可能性があります。