ネットワークの定義と分類

コンピュータネットワークは、通信回線を介して地理的に分散したコンピュータシステムや通信機器を接続し、リソース共有と情報伝達を実現するシステムです。ネットワークは以下のように分類されます：

• LAN：企業や学校など限られた範囲で利用されるネットワーク
• MAN：都市圏規模のネットワーク
• WAN：広域にわたる大規模ネットワーク

ネットワークアーキテクチャ

OSI参照モデル

TCP/IP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（IP）
• トランスポート層（TCP/UDP）
• アプリケーション層

主要プロトコル

IPプロトコル

ネットワーク層で動作し、パケット転送を担当。IPv4（32ビット）とIPv6（128ビット）が存在します。

TCPプロトコル

// TCP接続確立例
client → server: SYNフラグ, 初期シーケンス値=X
server → client: SYN+ACKフラグ, ACK=X+1, 初期シーケンス値=Y
client → server: ACKフラグ, ACK=Y+1

信頼性のある通信を実現するため、以下の機能を提供：

• シーケンス制御
• フロー制御（スライディングウィンドウ）
• 輻輳制御

UDPプロトコル

非接続型の軽量プロトコルで、リアルタイム通信に適しています。

アドレッシング

• MACアドレス：48ビットのハードウェア固有アドレス
• IPアドレス：32ビット（IPv4）または128ビット（IPv6）の論理アドレス
• ポート番号：アプリケーション識別用（0～65535）

接続管理

接続切断プロセス

クライアント → サーバ: FINフラグ
サーバ → クライアント: ACKフラグ
サーバ → クライアント: FINフラグ
クライアント → サーバ: ACKフラグ

TIME-WAIT状態は最終ACKの到達を保証するための仕組みです。

拡張プロトコル

• UDT：UDPベースの高速データ転送プロトコル
• QUIC：多重化と高速接続確立を特徴とする次世代プロトコル