現代社会のデジタル基盤を支える通信技術の要とは？
インターネットをはじめとする通信技術は、現代社会のあらゆる場面で不可欠な存在となっています。ビジネスや社会活動の基盤であると同時に個人の生活においてもはや手放せないものとなっており、その根幹を支えるのが通信プロトコルです。異なるシステム環境間でもデータや情報交換をスムーズに行うための約束事であり、多様な通信手段の共存を可能にしています。
通信プロトコルは、コンピュータネットワークの構造全体に深く関わっており、なかでもTCP/IP階層モデルの理解は非常に重要です。TCP/IP階層モデルは、ネットワークインタフェース層、インターネット層、トランスポート層、アプリケーション層の4つの層で構成され、各層が独立して特定の役割を担いつつも、互いに連携することで効率的な通信を実現しています。これらの層の機能や相互関係を把握することは、現代のデジタルコミュニケーションの仕組みを本質的に理解するための必須のステップと言えます。
通信プロトコルやTCP/IP階層モデルの理解を深めることで、デジタル社会の基盤となる仕組みを理解でき、将来性や活躍、転職、就活、キャリアアップ、成長、活躍、DX人材、プログラマーキャリア転身、IT業界転職、スタートアップ転職などにおいてアドバンテージを得られるでしょう。
学習ポイントをチェック
- なぜ通信プロトコルが必要なのか？
異なるシステム環境間におけるデータのやり取りを可能にするため、共通のルールや手順を定める必要がある - TCP/IP階層モデルがもつ役割
インターネットなどで標準的に利用されているネットワークアーキテクチャであり、4つの層で通信機能を分担 - 各層が担う機能
ネットワークインタフェース層は物理的な接続、インターネット層はデータ転送、トランスポート層は信頼性確保、アプリケーション層はサービス提供をそれぞれ担う - 各層の連携の重要性
各層が独立して機能しつつ、層間で情報をやり取りすることで、効率的かつ確実な通信を実現する
この章のワンポイント解説
インターネットでアプリケーションを使うとき、背後では4つの層が協力して動いています。以下の表を見ながら説明を読むと、それぞれの層の役割がわかりやすくなります。
| 層名 | 主な役割 | 主なプロトコル・技術 |
|---|---|---|
| アプリケーション層 | ユーザーが利用するアプリケーションを提供 | HTTP, FTP, SMTP, DNS |
| トランスポート層 | データ転送の信頼性を確保し、エンドツーエンドの通信 | TCP, UDP |
| インターネット層 | パケットをネットワーク間でルーティングし、中継する | IP (IPv4, IPv6), ICMP |
| ネットワークインタフェース層 | 物理的なネットワークでデータを送受信する | Ethernet, Wi-Fi, MACアドレス |
アプリケーション層では、Webブラウザやメールなど、私たちが直接使うアプリが動いています。
このアプリがデータをやり取りするためには、トランスポート層がデータの信頼性を確保し、インターネット層がそのデータを正しい経路で送る役割を担っています。そして、ネットワークインタフェース層が実際のネットワーク（Wi-FiやEthernet）を使ってデータを送信します。
この4つの層が連携することで、私たちはインターネット上でアプリをスムーズに利用できるようになっています。
このページは以下の「ITパスポート シラバス6.3」学習用コンテンツです。
◆大分類：9.技術要素
◆中分類：22.ネットワーク
| ◆小分類 | ◆見出し | ◆学習すべき用語 |
|---|---|---|
| 59.通信プロトコル | (1) 代表的なネットワークアーキテクチャ ② TCP/IP 階層モデル | ネットワークインタフェース層 インターネット層 トランスポート層 アプリケーション層 |
ネットワークインタフェース層とは？
ネットワークインタフェース層はTCP/IP階層モデルの最下位層であり、物理的なネットワーク上でデータを送受信する役割を担います。
この層ではデータリンク層や物理層に相当する処理が行われ、具体的にはEthernetやWi-Fiなどの通信技術が使用されます。
主な機能にはデータフレームの作成、MACアドレスの使用によるデータ転送、エラーチェック、再送制御などがあります。この層は上位層から受け取ったデータを実際にネットワーク上に流すための基盤となります。
ネットワークインタフェース層に関する学習用問題にトライ！
問題
ネットワークインタフェース層の主な役割として正しいものはのれですか？
- データをパケットに分割し再構築する
- MACアドレスを使用してデータを転送する
- IPアドレスを使用してデータをルーティングする
%%replace6%%
正解
2 MACアドレスを使用してデータを転送する
解説
ネットワークインタフェース層は、MACアドレスを使用してデータフレームをネットワーク上で転送する役割を持ちます。
選択肢1はトランスポート層、選択肢3はインターネット層の役割です。
問題
ネットワークインタフェース層で行われる処理として不適切なものはどれですか？
- エラーチェックと再送制御
- データフレームの作成
- ドメイン名の解決
%%replace6%%
正解
3 ドメイン名の解決
解説
ドメイン名の解決はアプリケーション層で行われる処理です。
ネットワークインタフェース層ではエラーチェック、再送制御、データフレームの作成など、物理的なネットワーク上でのデータ転送に関わる処理が行われます。
問題
ネットワークインタフェース層で利用される通信技術として正しいものはどれですか？
- Ethernet
- TCP
- HTTP
%%replace6%%
正解
1 Ethernet
解説
Ethernetはネットワークインタフェース層で使用される通信技術です。
TCPはトランスポート層、HTTPはアプリケーション層で使用されるプロトコルです。
インターネット層とは？
インターネット層はTCP/IP階層モデルの第2層でネットワーク間のデータ転送を管理します。
この層ではデータをパケットに分割し、IPアドレスを使用してルーティングを行います。主要なプロトコルにはIP（Internet Protocol）があり、これによりデータが異なるネットワーク間で適切に転送されます。
インターネット層はネットワークインタフェース層とトランスポート層の間に位置し、ネットワーク間での通信を実現する重要な役割を果たします。
インターネット層に関する学習用問題にトライ！
問題
インターネット層の主な機能として正しいものはどれですか？
- データをフレームに変換する
- IPアドレスを使用してデータをルーティングする
- 通信セッションを確立する
%%replace6%%
正解
2 IPアドレスを使用してデータをルーティングする
解説
インターネット層の主な機能は、IPアドレスを使用してデータをネットワーク間でルーティングすることです。
選択肢1はネットワークインタフェース層、選択肢3はトランスポート層の機能です。
問題
インターネット層で使用されるプロトコルとして適切なものはどれですか？
- IP
- FTP
- UDP
%%replace6%%
正解
1 IP
解説
IP（Internet Protocol）はインターネット層で使用される主要なプロトコルです。
FTPはアプリケーション層、UDPはトランスポート層で使用されます。
問題
インターネット層の役割として不適切なものはどれですか？
- データのパケット化
- IPアドレスによるルーティング
- データリンク層のエラーチェック
%%replace6%%
正解
3 データリンク層のエラーチェック
解説
データリンク層のエラーチェックはネットワークインタフェース層で行われる機能です。
インターネット層では、データのパケット化やIPアドレスを使用したルーティングが主な役割です。
トランスポート層とは？
トランスポート層はTCP/IP階層モデルの第3層であり、エンドツーエンドのデータ通信を確立・維持する役割を持ちます。この層ではデータをパケットに分割し、通信相手に確実に届けるための制御を行います。
代表的なプロトコルにはTCP（Transmission Control Protocol）とUDP（User Datagram Protocol）があり、信頼性の高い通信が求められる場合はTCP、リアルタイム性が重要な場合はUDPが使用されます。
トランスポート層に関する学習用問題にトライ！
問題
トランスポート層の主な機能として正しいものはどれですか？
- IPアドレスによるルーティング
- データをパケットに分割して再構築する
- MACアドレスを使用してデータを転送する
%%replace6%%
正解
2 データをパケットに分割して再構築する
解説
トランスポート層ではデータをパケットに分割し、通信相手に確実に届けるための再構築を行います。
選択肢1はインターネット層、選択肢3はネットワークインタフェース層の機能です。
問題
トランスポート層で使用されるプロトコルとして適切なものはどれですか？
- TCP
- IP
- HTTP
%%replace6%%
正解
1 TCP
解説
TCP（Transmission Control Protocol）はトランスポート層で使用される主要なプロトコルです。
IPはインターネット層、HTTPはアプリケーション層で使用されるプロトコルです。
問題
トランスポート層で行われる処理として不適切なものはどれですか？
- データの信頼性を確保するための再送制御
- 通信相手との接続確立と切断
- データの暗号化と復号
%%replace6%%
正解
3 データの暗号化と復号
解説
データの暗号化と復号は通常アプリケーション層で行われる処理です。
トランスポート層ではデータの信頼性を確保するための再送制御や、通信相手との接続確立と切断などの処理が行われます。
アプリケーション層とは？
アプリケーション層はTCP/IP階層モデルの最上位層であり、ユーザーが直接利用するアプリケーションが動作する層です。この層ではWebブラウザやメールソフト、ファイル転送などの具体的なアプリケーションサービスが提供されます。
主要なプロトコルにはHTTP（Hypertext Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）などがあり、これらを通じてユーザーはインターネット上で様々なサービスを利用できます。
アプリケーション層は、ユーザーとネットワークの間を橋渡しする役割を果たします。
アプリケーション層に関する学習用問題にトライ！
問題
アプリケーション層の主な機能として正しいものはどれですか？
- 通信セッションを確立する
- データの暗号化と復号
- Webページを表示するためのプロトコルを提供する
%%replace6%%
正解
3 Webページを表示するためのプロトコルを提供する
解説
アプリケーション層ではHTTPなどのプロトコルを通じてWebページを表示するなどのサービスが提供されます。
選択肢1はトランスポート層、選択肢2は通常アプリケーション層で行われる処理ですが、具体的な暗号化の実装はアプリケーションそのものに依存します。
問題
アプリケーション層で使用されるプロトコルとして正しいものはどれですか？
- TCP
- HTTP
- IP
%%replace6%%
正解
2 HTTP
解説
HTTPはアプリケーション層で使用されるプロトコルで、Webページの表示などに使用されます。
TCPはトランスポート層、IPはインターネット層で使用されるプロトコルです。
問題
アプリケーション層で行われる処理として不適切なものはどれですか？
- Webページの表示
- メールの送受信
- IPアドレスによるルーティング
%%replace6%%
正解
3 IPアドレスによるルーティング
解説
IPアドレスによるルーティングはインターネット層で行われる処理です。
アプリケーション層ではWebページの表示やメールの送受信などのユーザーが直接利用するアプリケーションに関連する処理が行われます。
