データ通信
層別思考
複雑なプロセスをいくつかの比較的単一の機能のプロセスに分解します。
プロセス全体がより明確になり、複雑な問題が単純化されます。
問題を見つけて、的を絞った方法で解決する方が簡単です。
OSI7層参照モデル
国際標準化機構（ISO）
は、1984年にオープンシステム相互接続（OSI）参照モデルを公布しました。
これは、ネットワークを7つの層に分割するオープンアーキテクチャです。
| 階層化 | 特徴 |
|---|---|
| アプリケーション層 | ネットワークサービスとエンドユーザー間のインターフェイス |
| プレゼンテーション層 | データ表現、セキュリティ、圧縮 |
| セッション層 | セッションを確立、管理、および終了する |
| トランスポート層 | データ送信、フロー制御、エラーチェック用のプロトコルポート番号を定義します |
| ネットワーク層 | 論理アドレスアドレス指定を実行して、異なるネットワーク間のパス選択を実現します |
| データリンク層 | 論理接続を確立し、ハードウェアアドレスアドレス指定、エラーチェックおよびその他の機能を実行します |
| 物理層 | 物理的な接続を確立、維持、および切断します |
物理層
物理的な接続を確立、維持、および切断します
データリンク層
論理接続の確立、ハードウェアアドレスアドレス指定、エラーチェックなどの機能の実行ハードウェアアドレス
（物理アドレス、MACアドレスとも呼ばれます）
データリンク層は主にレイヤー2スイッチを使用します。同じネットワークセグメント上のデータ通信はIPアドレスを認識しません。
ネットワーク層
論理アドレスアドレス指定を実行して、異なるネットワーク間のパス選択を実現します。
論理アドレスは、IPアドレスでもあります
IPv4 =2³²-
2IPv6=2¹²⁸-2
トランスポート層
データ送信、フロー制御、エラーチェックのプロトコルポート番号を定義します。
送信層は次の2つの層に分かれています。
TCP
安全で信頼性の高い伝送が必要な場合に拡張
UDP
高速で短い伝送遅延が必要です
。トランスポート層のプロトコル+ポート番号は、アプリケーション層のさまざまなサービスに対応します。
例：
TCP + 80 = WEBサービス
TCP + 25 = SMTPサービス
TCP + 110 = POP3サービス
ポート番号
クライアントは、必要なサービスに応じて特定の宛先ポートに送信できます。
ポートは、1〜65535の3つのカテゴリに分類されます。
認識されたポート
パブリックネットワークアプリケーションに関連付けられている宛先ポートは、認識されたポートと呼ばれます。
ポート範囲：1〜1023
登録ポート
送信元ポートまたは宛先ポートとして使用されます。組織はこれらのポートを使用して、インスタントメッセージングなどのアプリケーションを登録できます。
ポート範囲：1024〜49151
プライベートポート
通常、送信元ポートとして使用されます
ポート範囲：49152-65535
セッション層
プレゼンテーション層
アプリケーション層
これらの3つのレイヤーは、ユーザーに直接関係しています
補足：ルーターとスイッチの違い
スイッチは同じネットワークセグメント
のデータ通信を実現し、ルーターは異なるネットワークセグメントのデータ通信を実現します。
補足：パスの選択基準
最長のサブネットマスク長
ルーティングプロトコルの最小アドミニストレーティブディスタンス
最高のパス品質
デフォルトルート
ルーターは、ルーティングテーブルに従ってルーティングと転送を実装します。
物理層とデータリンク層
OSIモデルVSTCP / IPモデル
TCP / IPプロトコルファミリの構成
| アプリケーション層 | HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS |
|---|---|
| トランスポート層 | TCPUDP |
| ネットワーク層 | ICMP IGMP IP ARP RARP |
| データリンク層 | 基盤となるネットワークによって定義されたプロトコル |
| 物理層 | 基盤となるネットワークによって定義されたプロトコル |
ICMP：ネットワーク通信の検出と情報フィードバック
ICMPは次のように分けられます：
pingソースとターゲットの接続性検出
tracertは、ソースとターゲットが通過する回線と障害ポイントを検出します。一般に、障害の特定とデバッグに使用されます
。IGMP：マルチキャスト
データ通信の4つの要素
送信元IP送信元MAC宛先IP宛先
MACARP：アドレス解決プロトコル（順方向解決）
既知の宛先IP、不明な宛先MAC
RARP：アドレス解決プロトコル（逆方向解決）
不明な宛先IP、既知の宛先MAC
ARPのしくみ
ARPは、ターゲットIPがわかっていて、MACアドレスが不明な場合に使用されます。
例：
PC1がPC2にメッセージを送信したいが、PC2のIPしか知らず、PC2のMACが不明な場合、PC1はARPを介してスイッチにブロードキャストフレームを送信します。スイッチがブロードキャストフレームを受信すると、無条件にブロードキャストし、スイッチのスイッチに接続します。すべてのホストがこのブロードキャストフレームを受信でき、IPがターゲットIPと一致しているかどうかを比較します。一貫性がない場合は破棄され、一貫性がある場合は送信者に応答し、パケットを返すプロセスでMACとIPが自然に追加されます。送信者はこのデータを受信すると、受信者のMACアドレスとIPアドレスをチェックし、それらをARPキャッシュテーブルに配置します。
データカプセル化プロセス
| アプリケーション層 | 上位レベルのデータ |
|---|---|
| トランスポート層 | TCPヘッダー+上位層データ |
| ネットワーク層 | IPヘッダー+ TCPヘッダー+上位層データ |
| データリンク層 | MACヘッダー+ IPヘッダー+ TCPヘッダー+上位層データ |
| 物理層 | ビットストリーム |
パッケージングの方向：上から下へ、
物理層はビットストリーム、デジタル信号を形成します
データの解凍プロセス
方向：ボトムアップ
PDUプロトコルデータユニット（データユニット）
| アプリケーション層 | メッセージ |
|---|---|
| トランスポート層 | データセグメント（フラグメント） |
| ネットワーク層 | パケット |
| データリンク層 | データフレーム |
| 物理層 | ビットストリーム（ビット） |
機器とレイヤーの対応
| アプリケーション層 | コンピュータ携帯電話およびその他の機器端末 |
|---|---|
| トランスポート層 | ファイアウォール |
| ネットワーク層 | ルーター/レイヤー3スイッチ |
| データリンク層 | レイヤー2スイッチ |
| 物理層 | ネットワークカード |
レイヤー間の通信
アプリケーション層：アプリケーション層プロトコル
トランスポート層：トランスポート層プロトコル
ネットワーク層：ネットワーク層プロトコル
データリンク層：データリンク層プロトコル
物理層：物理層プロトコル
データリンク層プロトコルは
802.3を表します
IEEE 802.3は、有線イーサネットのデータリンク層の物理層とメディアアクセス制御（MAC）を定義するワーキンググループとワーキンググループによって策定された米国電気電子学会（IEEE）標準のコレクションです。これは通常、一部のワイドエリアネットワーク（WAN）アプリケーションを備えたローカルエリアネットワーク（LAN）テクノロジです。さまざまなタイプの銅線または光ケーブルを介して、ノードやインフラストラクチャ機器（ハブ、スイッチ、ルーター）間の物理接続を確立します。
802.3は、IEEE802.1ネットワークアーキテクチャをサポートするテクノロジーです。802.3は、CSMA / CDを使用したLANアクセス方法も定義しています。
802.11
IEEE 802.11は、今日のワイヤレスローカルエリアネットワークの一般的な標準です。これは、米国電気電子学会（IEEE）によって定義されたワイヤレスネットワーク通信の標準です。
Wi-Fiと802.11はよく混同されますが、2つは同じではありません。