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TCP/IPプロトコル階層 俯瞰マップ

各層が「何を担っているか」を軸に、暗記すべきプロトコル・ポート番号を整理。まず構造を掴んでから、一問一答ページで定着させる想定。

一問一答ドリルページはこちら →

OSI基本参照モデル ⇔ TCP/IP階層モデル 対応表

#OSI 7階層TCP/IP 4階層担うもの
7アプリケーション層アプリケーション層具体的な通信サービスの規約
6プレゼンテーション層データ形式・文字コード・暗号化の表現
5セッション層通信の開始〜終了の管理
4トランスポート層トランスポート層プログラム間(ポート)の通信制御
3ネットワーク層インターネット層異なるネットワーク間の経路制御
2データリンク層ネットワークインタフェース層直接接続された機器間の伝送
1物理層電気信号・ケーブル・コネクタ

各層の役割と暗記プロトコル一覧

アプリケーション層

Application LayerOSI 5〜7

ユーザーが直接利用するサービスごとに、要求・応答の形式や手順を規定する層。「どんなサービスか」を決める層で、ポート番号で待受プロセスを識別する。

  • HTTP80TCP
  • HTTPS443TCP
  • FTP(制御)21TCP
  • FTP(データ)20TCP
  • SSH22TCP
  • Telnet23TCP
  • SMTP25TCP
  • DNS53TCP/UDP
  • DHCP67/68UDP
  • TFTP69UDP
  • POP3110TCP
  • NTP123UDP
  • IMAP143TCP
  • SNMP161/162UDP
  • LDAP389TCP
  • SMTPS465TCP
  • IMAPS993TCP
  • POP3S995TCP

覚え方の軸:「制御・データが分かれる例外」=FTPの20/21だけ意識。それ以外は基本1サービス1ポート。SMTP=送信/POP3・IMAP=受信、と役割セットで覚えると午前問題の選択肢を消去しやすい。

トランスポート層

Transport LayerOSI 4

通信の信頼性(順序保証・再送・輻輳制御)を担うか、それを捨てて速達性を取るかを決める層。宛先はIPアドレス+ポート番号で特定される。

  • TCPコネクション型
  • UDPコネクションレス型

覚え方の軸:「信頼性が要る=TCP/速度・リアルタイム性が要る=UDP」で用途を先に判定してから、上位アプリ層のプロトコルがどちらを使うか紐づけると忘れにくい。

インターネット層

Internet LayerOSI 3

IPアドレスによる論理的な宛先指定と、異なるネットワークをまたぐ経路選択(ルーティング)を担う層。

  • IPIPv4/IPv6
  • ICMPエラー通知・ping
  • ARPIP→MAC解決
  • RARPMAC→IP解決
  • IPsec暗号化・認証
  • OSPF/RIP/BGPルーティングプロトコル

覚え方の軸:ARPは「今どの層?」と問われやすい定番論点。IPアドレスからMACアドレスを引く役割=インターネット層寄りの機能と押さえる。

ネットワークインタフェース層

Network Interface LayerOSI 1〜2

直接ケーブルや電波で接続された機器同士の間で、フレーム単位のデータを実際に送り届ける層。MACアドレスで機器を識別する。

  • Ethernet有線LAN
  • IEEE802.11無線LAN
  • PPP1対1接続
  • MACアドレス物理アドレス

覚え方の軸:ここは「機器そのものが繋がっているか」の層。IPアドレスではなくMACアドレスで話が進む、という切り分けが選択肢の判別に効く。

TCP と UDP の比較

TCP(コネクション型)

接続確立
3ウェイハンドシェイク(SYN→SYN/ACK→ACK)
信頼性
順序保証・再送制御・輻輳制御あり
オーバーヘッド
ヘッダが大きく処理コストが高い
典型用途
Web(HTTP)・メール・ファイル転送(FTP)

UDP(コネクションレス型)

接続確立
なし(送りっぱなし)
信頼性
順序保証・再送なし。届いたかは保証されない
オーバーヘッド
ヘッダが小さく高速・低遅延
典型用途
DNS問い合わせ・動画/音声のストリーミング・DHCP

ウェルノウンポート早見表(ポート番号順)