OSI モデルとネットワーク プロトコルの概要

1. OSI 7 層モデル

1.1 OSI 7 層モデルとは何ですか?

インターネットの本質は、ISO (国際標準化機構) によって定義された OSI プロトコル (Open System Interconnection) と呼ばれる一連のネットワーク プロトコルであることを理解する必要があります。

そのため、OSI では、さまざまな機能と分業に応じて、OSI を人為的に 7 つの層に分割します。実際には、この 7 つのレベルは存在しません。つまり、そのような概念はなく、今日私たちが言及した 7 つのレベルの概念は、人為的に区分されたものにすぎません。目的は、これらが何に使用されるかを誰もがよりよく理解できるようにすることです。

1.2 このネットワーク モデルは正確に何をするのでしょうか?

要するにデータをカプセル化した規格であり、誰もがこの規格を参考に設計を行っています。

私たちが通常使用するプログラム (またはソフトウェア) は、アプリケーション層を介してネットワークにアクセスし、プログラムによって生成されたデータは、最後のネットワーク インターフェイス層がネットワーク ケーブルを介してインターネットに送信されるまで、層ごとに送信されます。データが 1 つの層に進むたびに、その層のプロトコルによってパッケージ化され、インターネットに送信されるまでに、元のデータよりも 4 層多くのパッケージ化層が形成されます。データのカプセル化プロセス全体は、ロシアのマトリョーシカ人形のようなものです。

他のコンピュータがデータ パケットを受信すると、ネットワーク インターフェイス層から層ごとに送信され、送信の各層が解凍され、最後のアプリケーション層まで、最もオリジナルなデータが取得されます。これはプログラムが送信するデータです。使用します。

データをパッケージ化するプロセスでは、実際にはデータの先頭にフラグ (データ ブロック) を追加します。これは、データがこの層を通過し、処理されたことを示します。データをアンパックするプロセスはまったく逆で、データのヘッダーのマークを削除し、徐々に元の形状を明らかにします。

• データのカプセル化プロセス
  

カプセル化 (L7-L1 下りカプセル化)
上位データ アプリケーション層

翻訳および圧縮プレゼンテーション層

セッションセッションレイヤーの作成

トランスポート ルール (TCP) の定義: 上位データ カプセル化プロトコルのトランスポート層

カプセル化された IP ヘッダー (PC1-IP、PC2-IP) ネットワーク層

カプセル化された MAC ヘッダー (PC1-M、PC2-M) データリンク層

バイナリデータ、物理伝送物理学

• データのカプセル化解除プロセス

2. TCP/IPプロトコル

現在使用されているネットワークモデルはOSIモデルを簡略化したTCP/IPモデルで、上からアプリケーション層、トランスポート層、ネットワーク層、リンク層（ネットワークインターフェース層）の4層のみで構成されています。いくつかのプロトコルが含まれています。

TCP/IP モデルには、TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP、HTTP、Telnet など、相互に関連する数百のプロトコルが含まれています。その中で、TCP と IP は最も一般的に使用される 2 つの基盤プロトコルであるため、これらを総称して「」と呼ばれます。 TCP/IP プロトコル スイート」。

3. 共通協定

一般的なプロトコルには次のものがあります。

(1)HTTP プロトコル (Hypertext Transfer Protocol) は、TCP/IP プロトコル ファミリのメンバーです。HTTP プロトコルはアプリケーション層に属します。

(2) HTTPSプロトコル（Hypertext Transfer Protocol Secure）

(3)TCPプロトコル(Transmission Control Protocol)は、主にネットワーク間の伝送に使用されるプロトコルで、メッセージを分割・処理してIP層に送信し、IPで伝送されたデータパケットを受信・処理します。

(4)IPプロトコル（ネットワーク相互接続プロトコル）

(5)FTPプロトコル(ファイル転送プロトコル)

(6)SMTPプロトコル(Simple Mail Transfer Protocol)

(7) Telnet プロトコル Telnet は、端末エミュレーションのサポートを提供できる TCP/IP のアプリケーション プロトコルです。

他にもありますので、見つけたらご自身で調べてください。

4. IoT通信プロトコルとMQTT

4.1 モノのインターネットの 7 つの主要な通信プロトコル

モノのインターネットの 7 つの主要な通信プロトコルは次のとおりです: REST/HTTP (疎結合サービス コール)、CoAP プロトコル、JMS、XMPP プロトコル (インスタント メッセージング)、AMQP プロトコル (相互運用性)、DDS プロトコル (高信頼性、リアルタイム) 、MQTT プロトコル (低帯域幅)。

1. REST は Representational State Transfer の略で、HTTP プロトコルに基づいて開発された通信スタイルです。主な目的は、インターネットのシステム アーキテクチャを簡素化し、クライアントとサーバー間の対話の疎結合を迅速に実現し、クライアントとサーバー間の対話の遅延を削減することです。

2. ワイヤレス センサー ネットワークのプロトコルには、制約付きアプリケーション プロトコルである CoAP (Constrained Application Protocol) が使用されます。IP ネットワークでのリソースに制約のある通信に適しています。

3. JMS (Java Message Service)、つまり、JAVA プラットフォームの有名なメッセージ キュー プロトコルであるメッセージ サービス。Java Message Service Application Program Interface は、Java プラットフォームのメッセージ指向ミドルウェア (MOM) 用の API で、2 つのアプリケーション間でメッセージを送信したり、分散システムで非同期通信を行うために使用されます。

4. XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol) は、拡張可能な通信およびプレゼンテーション プロトコルであり、オープン ソース組織によって作成されたネットワーク インスタント メッセージング プロトコルです。

5. AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) は、高度なメッセージ キューイング プロトコルであり、PLM、E​​RP、MES などのビジネス システムでのデータ交換に使用されます。

6. DDS (Data Distribution Service for Real-Time Systems)、リアルタイム システム用のデータ配信サービス。

7. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)、メッセージ キュー テレメトリ送信は、IBM によって開発されたインスタント メッセージング プロトコルであり、モノのインターネットのシナリオにより適した通信プロトコルです。

現在、MQTT は徐々に IoT 分野で最も人気のあるプロトコルとなり、国内外の主要な IoT プラットフォームの最も主流の伝送プロトコルとなり、Alibaba Cloud IoT プラットフォーム上の多くのデバイスは MQTT を通じてアクセスされます
。

4.2 MQTT の機能

MQTT プロトコルは、限られたコンピューティング能力で、低帯域幅で信頼性の低いネットワーク上で動作する、多数のリモート センサーおよび制御デバイスとの通信用に設計されたプロトコルであり、次の主な特徴があります。

• パブリッシュ/サブスクライブ メッセージング モデルを使用して、1 対多のメッセージ パブリッシュとアプリケーションの分離を提供します。
• マスクされたペイロードコンテンツを使用したメッセージ送信。
• TCP/IP を使用してネットワーク接続を提供します。
• メッセージパブリッシングのサービス品質には、次の 3 つがあります。
• オーバーヘッドが非常に少ない小規模な転送 (固定長ヘッダーは 2 バイト) とプロトコル交換を最小限に抑えてネットワーク トラフィックを削減します。
• 遺言書と遺言書の属性を使用して、クライアントの中止を適切な関係者に通知するメカニズム。