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TCP/IPをマスタリングしたい

最近、ネットワークの事ちゃんと理解したいなーと思って、積読されてた「マスタリングTCP/IP」という本を読んでみた。TCP/IPを言いつつそれより下のレイヤーのイーサネットとか上のレイヤーのSMTPとかHTTPとかまで解説してくれてるので、親切な本だと思う。いろんなとこでオススメされてるし、良さげ。

とりあえず、内容をざっくりとまとめてみる。

ネットワークの階層構造

僕らは普段当然の様にネットワークを利用して様々な情報をやり取りしてる訳だけど、実はその背後には様々な複雑な仕組みがある。 例えば、僕らが最も頻繁に行うであろう「ブラウザを使用してのWebブラウジング」を考えてみても、HTTPのリクエストを送る為にまずTCPのコネクションを張る必要があって、TCPのコネクションを張る為にIPアドレスで宛先指定する必要があって、IPでパケット送るには物理層(LANケーブルとか光ファイバーとか無線とか)で繋がっててかつMACアドレスが割り振られたネットワークインターフェースを持ってる必要があって、って感じで階層下された沢山の仕組みを使って通信を行う事になる。 URLからIPアドレスを取得するにしてもDNSサーバにUDPで通信する必要があって、UDPはやっぱりIPやそれより下位のレイヤーに依存する事になる。

こういった階層化は一見複雑に見えるけど、むしろ適切な抽象化をもたらして全体の理解を容易にしてくれる。関心事を分離してレイヤー毎に自分の仕事に専念させる事で、上位のレイヤーからは下位のレイヤーのプロトコルの詳細を知らなくてもその役割だけを理解してれば良い事になる。一度に考える事を減らせるので、複雑性を減らす事が出来る。とっても良い。

TCP/IPOSI参照モデル

ネットワークの階層はよく「OSI参照モデル」で説明される。

  1. 物理層(LANケーブル、光ファイバー、無線)
  2. データリンク層(イーサネット)
  3. ネットワーク層(IP)
  4. トランスポート層(TCP)
  5. セッション層
  6. プレゼンテーション層
  7. アプリケーション層

の7つの層から構成されてるとか言うやつ。下に行く程上位になっている。

これらは実際の実装との対応付けを行う事が出来て、例えば1の物理層はLANケーブルや無線みたいな物理的な送信路(と電気や電磁波による信号をビットに直す仕組み)に対応してる。2のデータリンク層は同じLAN内にある機器(PCやルータ)同士の、MACアドレス(ネットワークインターフェースに個別に割り振られた番号)を用いた通信に対応してる。3のネットワーク層が多くの人によっておそらく一番馴染みが深いIPを用いた通信に対応してて、IPアドレスによる宛先の指定なんかはこのレイヤーが責任を持っている。4のトランスポート層TCPUDPに対応してて、何をする為の通信なのか(サーバーへのHTTPリクエストなのかSSH通信なのかFTPによるファイル転送なのか)を管理してる。5~7はアプリケーションプログラムの責任としてひとまとめにされる。

マスタリングTCP/IPでは、これらの各レイヤーについて説明がなされてた。特に、IP(というかIPアドレス)については何となく知っててもデータリンク層トランスポート層については意識しないとあんま触れる機会は無いと思うので、勉強する良いきっかけになった。

それぞれのレイヤーの詳細な説明は、機会があればまた後日する。だいぶ短くなっちゃったけど眠いので許して欲しい。