ネットワーク TCP/IP 基礎

TCP/IPの基礎知識
インターネット通信の仕組み

TCP/IPはインターネットの基盤となるプロトコル群です。
この記事では、4層モデル、IPアドレス、ポート番号、TCP/UDPの違いなど、ネットワークの基本を解説します。

こんな人向けの記事です

ネットワークの基本を理解したい
IPアドレスやポート番号の仕組みを知りたい
TCPとUDPの違いを理解したい

Step 1TCP/IP 4層モデル

層	名前	役割	プロトコル例
4	アプリケーション層	アプリが使うプロトコル	HTTP, HTTPS, SSH, DNS, SMTP
3	トランスポート層	データの信頼性・順序	TCP, UDP
2	インターネット層	IPアドレスによる経路制御	IP, ICMP
1	ネットワークインターフェース層	物理的な通信	Ethernet, Wi-Fi

OSI参照モデルとの違い

OSI参照モデルは7層ですが、TCP/IPモデルは4層に簡略化されています。
OSIのアプリケーション層・プレゼンテーション層・セッション層が、TCP/IPではアプリケーション層にまとめられています。

Step 2IPアドレス

IPv4

32ビットの数値を8ビットずつ4つに区切り、10進数で表記します。

例

192.168.1.100
  |   |   | |
  |   |   | └─ ホスト部
  |   |   └─── ネットワーク部
  |   └─────── ネットワーク部
  └─────────── ネットワーク部

種類	範囲	用途
プライベートIP	10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16	社内LAN、家庭内ネットワーク
グローバルIP	上記以外	インターネット上の通信
ループバック	127.0.0.1	自分自身（localhost）

IPv6

128ビットのアドレス。IPv4の枯渇問題を解決します。

例

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Step 3サブネットマスクとCIDR

IPアドレスのどこまでがネットワーク部で、どこからがホスト部かを示します。

CIDR表記	サブネットマスク	ホスト数
/8	255.0.0.0	約1,677万
/16	255.255.0.0	65,534
/24	255.255.255.0	254
/32	255.255.255.255	1（特定のホスト）

例

192.168.1.0/24

ネットワーク部: 192.168.1
ホスト部:       0 ～ 255
使用可能IP:     192.168.1.1 ～ 192.168.1.254
ブロードキャスト: 192.168.1.255

Step 4ポート番号

IPアドレスが「建物の住所」なら、ポート番号は「部屋番号」です。どのサービスに接続するかを指定します。

ポート	サービス	プロトコル
22	SSH	TCP
80	HTTP	TCP
443	HTTPS	TCP
25	SMTP（メール送信）	TCP
53	DNS	TCP/UDP
3306	MySQL	TCP
5432	PostgreSQL	TCP
6379	Redis	TCP

ポート番号の範囲

0〜1023 → ウェルノウンポート（標準サービスが使用）
1024〜49151 → 登録済みポート（特定アプリが使用）
49152〜65535 → 動的ポート（一時的な通信に使用）

Step 5TCPとUDPの違い

	TCP	UDP
接続	コネクション型（3wayハンドシェイク）	コネクションレス
信頼性	高い（到達確認・再送あり）	低い（確認なし）
順序保証	あり	なし
速度	やや遅い	速い
用途	Web、メール、ファイル転送	動画配信、DNS、ゲーム

Step 6パケット通信の流れ

ブラウザ
（アプリケーション層）

↓

TCP分割
（トランスポート層）

↓

IPヘッダ付与
（インターネット層）

↓

電気信号で送信
（ネットワークIF層）

まとめ

TCP/IPは4層モデル（アプリ → トランスポート → インターネット → NW IF）
IPアドレスはネットワーク部 + ホスト部で構成
サブネットマスク（CIDR）でネットワーク範囲を指定
ポート番号でサービスを識別（SSH=22, HTTP=80, HTTPS=443）
TCP = 信頼性重視、UDP = 速度重視

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