インターネットプロトコル(IP)とは
インターネットプロトコル(IP)とは、データのパケットがネットワーク上を移動して正しい目的地に到着するように、ルーティングとアドレス指定を行うためのプロトコル、または一連のルールです。 インターネット上のデータは、パケットと呼ばれる小さな断片に分割されます。 各パケットにはIP情報が添付されており、この情報はルーターがパケットを正しい場所に送るのに役立ちます。
パケットが目的地に到着すると、IPと組み合わせて使用するトランスポートプロトコルによって、パケットの処理が異なります。
最も一般的なトランスポートプロトコルは、TCPとUDPです。
ネットワークにおけるプロトコルとは、2つ以上のデバイスが相互に通信し、理解できるように、特定のアクションを実行し、データをフォーマットするための標準化された方法のことを言います。 封筒には、名前、住所、都市名、州名、郵便番号の順に書かれています。 もし、郵便受けに投函する際に、郵便番号が最初に書かれていて、次に住所が書かれていて、次に州が書かれていたとしたら、郵便局はその手紙を届けることができません。 郵便システムが機能するために、住所の書き方には合意されたプロトコルがあります。
IPアドレスとは何ですか？ IPアドレスの仕組み
IPアドレスは、インターネットに接続する機器やドメインに割り当てられた固有の識別子です。 各IPアドレスは、「192.168.1.1」のような一連の文字で構成されています。 人間が読めるドメイン名をIPアドレスに変換するDNSリゾルバを介して、ユーザーはこの複雑な一連の文字を覚えることなくウェブサイトにアクセスすることができます。
IPv4とIPv6
IPの第4バージョン（IPv4）は、1983年に導入されました。 しかし、自動車のナンバープレートの組み合わせが限られていて、定期的にフォーマットを変更しなければならないように、IPv4アドレスも枯渇しています。 IPv6アドレスは、文字数が多いため、より多くの選択肢があります。しかし、IPv6はまだ完全には普及しておらず、ほとんどのドメインやデバイスはまだIPv4アドレスを持っています。 IPv4とIPv6については、「IPアドレスとは」をご覧ください。
IPパケットとは
IPパケットは、データを送信する前に、それぞれのパケットにIPヘッダーを付加して作成されます。 IPヘッダーは単なるビット（1と0）の集まりで、送信側と受信側のIPアドレスなど、パケットに関するいくつかの情報が記録されています。
- ヘッダーの長さ
- パケットの長さ
- TTL（Time To Live）、つまりパケットが破棄されるまでのネットワークホップ数
- どのトランスポートプロトコルが使用されているか（TCP、UDPなど）
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IPv4ヘッダーには全部で14の情報フィールドがありますが、そのうちの1つはオプションです。
IPルーティングの仕組み
インターネットは、特定のIPアドレスブロックを担当する大規模なネットワークが相互に接続されて構成されており、これらの大規模なネットワークは自律システム（AS）と呼ばれています。 BGPをはじめとするさまざまなルーティングプロトコルは、宛先のIPアドレスに基づいて、AS間のパケットのルーティングを行います。 ルーターにはルーティングテーブルがあり、目的の宛先にできるだけ早く到達するために、パケットがどのASを経由すべきかが示されている。 パケットはASからASへと移動し、目的のIPアドレスの責任を主張するASに到達します。
プロトコルは、OSIモデルの異なる層でパケットヘッダーを添付します。
パケットは、合意した目的地に向かって車を走らせるグループが異なる道を通って行くように、必要に応じて同じ場所に異なるルートで向かうことができます。
TCP/IPとは
Transmission Control Protocol (TCP)はトランスポートプロトコルであり、データの送受信方法を規定するものです。 TCPヘッダーは、TCP/IPを使用する各パケットのデータ部分に含まれています。 データを送信する前に、TCPは受信者との接続を開きます。 TCPは、送信が始まると、すべてのパケットが順番に届くようにします。 TCPでは、受信者は到着した各パケットの受信を確認します。
TCPはスピードではなく信頼性を重視して設計されています。
TCPは、スピードではなく信頼性を重視して設計されています。TCPは、すべてのパケットが順番に届くようにする必要があるため、いくつかのパケットが欠けていると、TCP/IP経由でデータを読み込むのに時間がかかります。
TCPとIPはもともと一緒に使われるように設計されており、TCP/IPスイートと呼ばれていますが、IPと一緒に他のトランスポートプロトコルを使うこともできます。 UDPはTCPよりも高速ですが、信頼性は低くなります。
UDP/IPは通常、オーディオやビデオのストリーミングに使用されます。これは、パケットのドロップ（データの欠落）のリスクが、伝送をリアルタイムに保つ必要性よりも高いユースケースだからです。 例えば、ユーザーがオンラインでビデオを見る場合、ビデオのすべてのフレームにすべてのピクセルが存在する必要はありません。 ユーザーは、すべてのデータが配信されるのをじっと待っているよりも、通常の速度でビデオを再生してほしいと思っています。