インターネット プロトコル スイート

インターネットプロトコル スイート(一般にTCP/IPと呼ばれる) は、インターネットや同様のコンピュータ ネットワークで使用される通信プロトコルのセットを機能基準に従って編成するためのフレームワークです。スイートの基本プロトコルは、伝送制御プロトコル(TCP)、ユーザー データグラム プロトコル(UDP)、およびインターネット プロトコル(IP) です。このネットワーク モデルの初期のバージョンは、米国国防総省のDARPAを通じて研究開発に資金が提供されたため、国防総省( DoD )モデルと呼ばれていました。

インターネット プロトコル スイートは、データのパケット化、アドレス指定、送信、ルーティング、受信の方法を指定して、エンドツーエンドのデータ通信を提供します。この機能は 4 つの抽象化レイヤーで構成され、各プロトコルのネットワーク範囲に応じてすべての関連プロトコルを分類します。^{[1] [2]}特定のアプリケーションに対するレイヤーの実装がプロトコル スタック を形成します。最下位から最上位の順に、レイヤーは、単一のネットワーク セグメント (リンク) 内にとどまるデータの通信方法を含むリンクレイヤー、独立したネットワーク間のインターネットワーキングを提供するインターネット レイヤー、ホスト間通信を処理するトランスポート レイヤー、およびアプリケーションのプロセス間データ交換を提供するアプリケーション レイヤーです。

インターネット プロトコル スイートとその構成プロトコルの基礎となる技術標準は、インターネット技術タスク フォース (IETF) によって管理されています。インターネットプロトコルスイートは、一般的なネットワーク システムのより包括的な参照フレームワークであるOSI モデルよりも古いものです。

当初はDOD インターネット アーキテクチャ モデルと呼ばれていたインターネット プロトコル スイートは、1960 年代後半に国防高等研究計画局 ( DARPA ) が後援した研究開発にそのルーツがあります。 ^{[3] DARPA が 1969 年に先駆的な}ARPANETを開始した後、スティーブ クロッカーは「ネットワーキング ワーキング グループ」を設立し、ホスト間プロトコルであるネットワーク制御プログラム(NCP) を開発しました。^[4] 1970 年代初頭、DARPA はモバイル パケット ラジオ、パケット衛星サービス、ローカル エリア ネットワーク、およびパブリック ドメインとプライベート ドメインのその他のデータ ネットワークなど、いくつかの他のデータ伝送テクノロジの開発を開始しました。1972 年、ボブ カーン氏は DARPA情報処理技術オフィスに加わり、衛星パケット ネットワークと地上無線パケット ネットワークの両方に携わり、両方で通信​​できることの価値を認識しました。1973 年春、ヴィントン サーフ氏がカーン氏に加わり、インターネットワーキングを可能にする ARPANET の次世代プロトコルを設計することを目標としました。^{[5] [6]彼らは、ARPANET研究コミュニティ、サーフが議長を務めた}国際ネットワークワーキンググループ、およびゼロックスPARCの研究者からの経験を活用しました。^{[7] [8] [9]}

1973年の夏までに、カーン氏とサーフ氏は、共通のインターネットワークプロトコルを使用することでローカルネットワークプロトコル間の違いを隠蔽し、既存のARPANETプロトコルのようにネットワークが信頼性の責任を負うのではなく、この機能をホストに委任するという根本的な再定式化を考案した。サーフ氏は、 CYCLADESネットワークの設計者であるルイ・プーザン氏とヒューバート・ツィンメルマン氏がこの設計に重要な影響を与えたとしている。^{[10] [11]}この新しいプロトコルは、1974年にサーフ氏、ヨゲン・ダラル氏、カール・サンシャイン氏によって伝送制御プログラムとして実装された。^[12]

当初、伝送制御プログラム（インターネット プロトコルは、独立したプロトコルとしては存在していなかった）は、信頼性の高いバイト ストリームサービスのみをユーザーに提供し、データグラムは提供していなかった。^[13]インターネット実験ノートシリーズを通じて、いくつかのバージョンが開発された。 ^[14]プロトコルの経験が増えるにつれて、協力者たちは、機能を個別のプロトコルのレイヤーに分割し、ユーザーがデータグラム サービスに直接アクセスできるようにすることを推奨した。その支持者には、ゼロックス PARC のBob Metcalfeと Yogen Dalal 、^{[15] [16]} パケット音声作業にそれを必要としていたDanny Cohen 、インターネット開発を文書化し促進してきた技術および戦略文書シリーズであるRequest for Comments (RFC)を編集した南カリフォルニア大学情報科学研究所のJonathan Postel などがいた。 ^[17] Postel は、「レイヤー化の原則に違反することで、インターネット プロトコルの設計を台無しにしている」と述べた。^[18]異なるメカニズムをカプセル化することで、上位層が下位層から必要なものにのみアクセスできる環境を作り出すことが意図されていました。モノリシックな設計は柔軟性に欠け、スケーラビリティの問題につながります。 1978年に書かれたバージョン4では、ポステルは伝送制御プログラムを2つの異なるプロトコルに分割しました。1つはコネクションレス層としてのインターネットプロトコル、もう1つは信頼性の高いコネクション指向サービスとしての伝送制御プロトコルです。^{[19] [20] [21] [注 1]}

ネットワークの設計には、エンド ノード間のトラフィックを効率的に送信およびルーティングする機能のみを提供し、その他のすべてのインテリジェンスはネットワークのエッジ、つまりエンド ノードに配置する必要があるという認識が含まれていました。このエンドツー エンドの原則は、ドナルド デイビスのアイデアに基づいて、ルイ プーザンが CYCLADES ネットワークで開拓しました^[22]。^{[23] [24]}この設計を使用すると、他のローカル特性に関係なく、同じ原則を使用する他のネットワークを ARPANET に接続できるようになり、カーンの初期のインターネットワーキングの問題が解決されました。よく知られている表現は、サーフとカーンの作業の最終的な成果である TCP/IP は、「2 つのブリキ缶と 1 本のひも」で実行できるということです。^[要出典]数年後、1999 年に冗談として、 IP over Avian Carriers の正式なプロトコル仕様が作成され^[25]、2 年後にテストに成功しました。さらに 10 年後、IPv6 に適合されました^[26]

DARPAは、 BBNテクノロジーズ、スタンフォード大学、ロンドン大学と契約し、いくつかのハードウェアプラットフォーム上でプロトコルの運用バージョンを開発しました。^[27]プロトコルの開発中に、パケットルーティング層のバージョン番号はバージョン1からバージョン4に進み、後者は1983年にARPANETにインストールされました。これは、現在の後継であるインターネットプロトコルバージョン6 （IPv6）と並んで、インターネットで現在も使用されているプロトコルであるため、インターネットプロトコルバージョン4（IPv4）として知られるようになりました。

1975年には、スタンフォード大学とロンドン大学ユニバーシティ・カレッジの間で2つのネットワークのIP通信テストが実施されました。1977年11月には、米国、英国、ノルウェーの拠点間で3つのネットワークのIPテストが実施されました。1978年から1983年にかけて、複数の研究センターで他のいくつかのIPプロトタイプが開発されました。^[14]

ルータと呼ばれるコンピュータには、各ネットワークへのインターフェースが備わっており、ネットワークパケットをネットワーク間で転送します。^[28]もともとルータはゲートウェイと呼ばれていましたが、他の種類のゲートウェイとの混同を避けるためにこの用語が変更されました。^[29]

1982年3月、米国国防総省はTCP/IPをすべての軍事コンピュータネットワークの標準として宣言した。^{[30] [31] [32]}同年、NORSAR / NDREとロンドン大学ユニバーシティ・カレッジのピーター・カースタインの研究グループがこのプロトコルを採用した。^[33] ARPANETのNCPからTCP/IPへの移行は、1983年1月1日の旗日に正式に完了し、新しいプロトコルが恒久的に有効化された。^{[30] [34]}

1985年、インターネット諮問委員会（後のインターネットアーキテクチャ委員会）はコンピュータ業界向けに3日間のTCP/IPワークショップを開催し、250社のベンダー代表が参加してプロトコルの普及と商用利用の増加につながった。1985年、最初のInteropカンファレンスはTCP/IPのより広範な採用によるネットワークの相互運用性に焦点を当てた。このカンファレンスは初期のインターネット活動家であるダン・リンチによって設立された。当初からIBMやDECなどの大企業が会議に参加した。^{[35] [36]}

IBM、AT&T、DECは、競合する独自プロトコルを持っていたにもかかわらず、TCP/IPを採用した最初の大企業でした。IBMでは、1984年からバリー・アペルマンのグループがTCP/IPの開発を行いました。彼らは社内政治をうまく乗り越え、MVS、VM、OS/2など、さまざまなIBMシステム向けのTCP/IP製品を次々と開発しました。同時に、FTP SoftwareやWollongong Groupなどのいくつかの中小企業が、 DOSとMicrosoft Windows向けのTCP/IPスタックの提供を開始しました。^[37]最初のVM/CMS TCP/IPスタックはウィスコンシン大学で生まれました。^[38]

初期の TCP/IP スタックのいくつかは、数人のプログラマーによって独力で書かれました。IBM リサーチの Jay Elinsky と Oleg Vishnepolsky は、それぞれ VM/CMS と OS/2 用の TCP/IP スタックを記述しました。^[要出典] 1984 年に MIT の Donald Gillies は、1983 年から 1984 年にかけて MIT の John Romkey が保守した IP/PacketDriver 層上で動作するntcpマルチ接続 TCP を記述しました。Romkey はこの TCP を 1986 年に FTP Software が設立されたときに活用しました。 ^{[39] [40]} 1985 年から、Phil Karn はアマチュア無線システム用のマルチ接続 TCP アプリケーション (KA9Q TCP) を作成しました。^[41]

TCP/IP の普及は、1989 年 6 月にカリフォルニア大学バークレー校がBSD UNIX用に開発された TCP/IP コードをパブリック ドメインにすることに同意したことでさらに加速しました。IBM を含むさまざまな企業ベンダーが、このコードを商用 TCP/IP ソフトウェア リリースに組み込みました。1990 年代前半に消費者の間で主流だった PC オペレーティング システムである Windows 3.1 では、Peter Tattam がリリースしたTrumpet Winsock TCP/IP スタックが、インターネットを家庭ユーザーにもたらす鍵となりました。Trumpet Winsock により、シリアル接続 ( SLIPまたはPPP )を介した TCP/IP 操作が可能になりました。当時の一般的な家庭用 PC には、このタイプのスタックを必要とする8250または16550 UARTを備えた RS-232 ポート経由で接続された、外部 Hayes 互換モデムが搭載されていました。その後、Microsoft はWindows for Workgroups 3.11用の独自の TCP/IP アドオン スタックと Windows 95 のネイティブ スタックをリリースしました。これらの出来事により、IBM のSystems Network Architecture (SNA) を含む Microsoft ベースのネットワーク、およびDigital Equipment CorporationのDECnet、Open Systems Interconnection (OSI)、Xerox Network Systems (XNS) などの他のプラットフォーム上の他のプロトコルに対する TCP /IP の優位性が確固たるものになりました。

それにもかかわらず、1980年代後半から1990年代初頭にかけて、技術者、組織、国家は、OSIモデルとインターネットプロトコルスイートのどちらの標準が最も優れた堅牢なコンピュータネットワークをもたらすかという問題で意見が分かれていました。^{[42] [43] [44]}

インターネットプロトコルスイートとその構成プロトコルの基礎となる技術標準は、インターネット技術タスクフォース（IETF）に委任されている。^{[45] [46]}

インターネット プロトコル スイートの特徴的なアーキテクチャは、そのコア機能を構成するプロトコルの動作範囲を幅広く分割していることです。スイートの定義仕様は RFC 1122 と 1123 で、4 つの抽象化層(および関連プロトコル)、つまりリンク層、IP 層、トランスポート層、アプリケーション層、およびサポート プロトコルを概説しています。^{[1] [2]}これらは、IETF がこの構造を変更したことがないため、時の試練に耐えてきました。このようなネットワーク モデルとして、インターネット プロトコル スイートは、一般的なネットワーク システムのより包括的な参照フレームワークである OSI モデルよりも古くから存在しています。^[44]

エンドツーエンドの原則は、時とともに進化してきました。その本来の表現では、状態と全体的なインテリジェンスの維持はエッジで行われ、エッジを接続するインターネットは状態を保持せず、速度とシンプルさに重点が置かれていました。ファイアウォール、ネットワークアドレス変換、Webコンテンツキャッシュなどの現実世界のニーズにより、この原則は変更を余儀なくされました。^[47]

堅牢性の原則は次のように述べている。「一般に、実装は送信動作では保守的である必要があり、受信動作では寛容でなければならない。つまり、適切に形成されたデータグラムを送信するように注意する必要があるが、解釈できるデータグラムはすべて受け入れなければならない（たとえば、意味がまだ明らかな場合は技術的なエラーに異議を唱えない）。」^{[48] : 23}「原則の2番目の部分はほぼ同じくらい重要である。他のホスト上のソフトウェアには、合法だが不明瞭なプロトコル機能を利用するのが賢明でない欠陥が含まれている可能性がある。」^{[1] : 13}

カプセル化は、プロトコルとサービスの抽象化に使用されます。カプセル化は通常、プロトコル スイートを一般的な機能の層に分割することと一致します。一般に、アプリケーション (モデルの最上位レベル) は、一連のプロトコルを使用してデータを下の層に送信します。データは各レベルでさらにカプセル化されます。

初期のアーキテクチャに関する文書であるRFC  1122と1123は、インターネットホストの要件と題されており、階層化よりもアーキテクチャの原則を重視しています。^[49] RFC 1122/23はレイヤーを参照するセクションで構成されていますが、文書では他の多くのアーキテクチャの原則に言及しており、階層化を強調していません。それらは、次のように、レイヤーに番号ではなく名前が付けられた4層モデルを大まかに定義しています。^{[1] [2]}

• アプリケーション層は、アプリケーションまたはプロセスがユーザー データを作成し、このデータを別のホストまたは同じホスト上の他のアプリケーションと通信する範囲です。アプリケーションは、基盤となる下位層、特に他のプロセスに信頼性のあるパイプまたは信頼性のないパイプを提供するトランスポート層によって提供されるサービスを利用します。通信パートナーは、 クライアント サーバー モデルやピアツーピアネットワークなどのアプリケーション アーキテクチャによって特徴付けられます。これは、SMTP、FTP、SSH、HTTP などのすべてのアプリケーション プロトコルが動作する層です。プロセスは、基本的にサービスを表すポートを介してアドレス指定されます。
• トランスポート層は、ローカルネットワークまたはルーターで分離されたリモートネットワーク上でホスト間通信を実行します。^[50]アプリケーションの通信ニーズに対応するチャネルを提供します。UDPは基本的なトランスポート層プロトコルであり、信頼性の低いコネクションレス型データグラムサービスを提供します。伝送制御プロトコルは、フロー制御、接続の確立、および信頼性の高いデータ伝送を提供します。
• インターネット層は、ネットワーク境界を越えてデータグラムを交換します。これは、基礎となるネットワーク接続の実際のトポロジ（レイアウト）を隠す統一されたネットワークインターフェイスを提供します。したがって、インターネットワーキングを確立する層でもあります。実際、インターネットを定義し、確立します。この層は、TCP/IPプロトコルスイートに使用されるアドレス指定とルーティング構造を定義します。この範囲の主なプロトコルは、 IPアドレスを定義するインターネットプロトコルです。^{[51] [検証失敗] [52]}ルーティングにおけるその機能は、最終的なデータの送信先に近いネットワークに接続しているIPルーターとして機能する次のホストにデータグラムを転送することです。^{[52] [検証失敗]}
• リンク層は、ルータを介さずにホストが通信するローカルネットワークリンクの範囲内でのネットワーク方式を定義します。この層には、ローカルネットワークトポロジを記述するために使用されるプロトコルと、インターネット層のデータグラムを隣接ホストに送信するために必要なインターフェイスが含まれます。^[53]

リンク層のプロトコルは、ホストが接続されているローカル ネットワーク接続の範囲内で動作します。この領域はTCP/IP の用語ではリンクと呼ばれ、スイートの最下位のコンポーネント層です。リンクには、ルーターを経由せずにアクセスできるすべてのホストが含まれます。したがって、リンクのサイズはネットワーク ハードウェアの設計によって決まります。原則として、TCP/IP はハードウェアに依存しないように設計されており、事実上すべてのリンク層テクノロジの上に実装できます。これには、ハードウェア実装だけでなく、仮想プライベート ネットワークやネットワーク トンネルなどの仮想リンク層も含まれます。

リンク層は、同じリンク上の 2 つの異なるホストのインターネット層インターフェイス間でパケットを移動するために使用されます。リンク上でのパケットの送受信プロセスは、ネットワーク カードのデバイス ドライバー、ファームウェア、または専用のチップセットで制御できます。これらは、フレーミングなどの機能を実行してインターネット層パケットを送信用に準備し、最終的にフレームを物理層に送信媒体を介して送信します。TCP/IP モデルには、インターネット プロトコルで使用されるネットワーク アドレス指定方法を、メディア アクセス制御(MAC) アドレスなどのリンク層アドレスに変換するための仕様が含まれています。ただし、そのレベルより下の他のすべての側面は暗黙的に存在すると想定されており、TCP/IP モデルでは明示的に定義されていません。

TCP/IP モデルのリンク層には、OSI モデルの第 2 層に対応する機能があります。

インターネットワーキングでは、送信元ネットワークから宛先ネットワークにデータを送信する必要があります。このプロセスはルーティングと呼ばれ、階層型IP アドレス指定システムを使用したホストのアドレス指定と識別によってサポートされます。インターネット層は、データグラムを適切なネクストホップ ルーターに転送し、さらに宛先に中継することで、異なる IP ネットワーク上にある可能性のあるホスト間で信頼性の低いデータグラム転送機能を提供します。インターネット層は、複数のネットワークにまたがってパケットを送信する役割を担っています。この機能により、インターネット層はインターネットワーキング (異なる IP ネットワークの相互運用) を可能にし、基本的にインターネットを確立します。

インターネット層は、さまざまなトランスポート層プロトコルを区別しません。 IP は、さまざまな上位層プロトコルのデータを伝送します。 これらのプロトコルはそれぞれ、一意のプロトコル番号で識別されます。たとえば、インターネット制御メッセージ プロトコル(ICMP) とインターネット グループ管理プロトコル(IGMP) は、それぞれプロトコル 1 と 2 です。

インターネット プロトコルは、インターネット層の主要なコンポーネントであり、ネットワーク ホストを識別し、ネットワーク上でホストの位置を特定するための 2 つのアドレス指定システムを定義します。ARPANET とその後継であるインターネットの元のアドレス システムは、インターネットプロトコル バージョン 4 (IPv4) です。32 ビットのIP アドレスを使用するため、約 40 億のホストを識別できます。この制限は、128 ビットのアドレスを使用するインターネット プロトコル バージョン 6 (IPv6)の標準化によって 1998 年に解消されました。IPv6 の製品実装は、2006 年頃に登場しました。

トランスポート層は、アプリケーションがタスク固有のデータ交換に使用する基本データ チャネルを確立します。この層は、基盤となるネットワークやユーザー データの構造、情報交換のロジスティクスに依存しないエンドツーエンドのメッセージ転送サービスの形式で、ホスト間の接続を確立します。トランスポート層の接続は、 TCP で実装されるコネクション指向型、またはUDP で実装されるコネクションレス型に分類できます。この層のプロトコルは、エラー制御、セグメンテーション、フロー制御、輻輳制御、およびアプリケーション アドレス指定 (ポート番号) を提供します。

アプリケーションにプロセス固有の伝送チャネルを提供するために、この層はネットワーク ポートの概念を確立します。これは、アプリケーションが必要とする通信チャネルごとに特別に割り当てられた番号付きの論理構造です。多くの種類のサービスでは、これらのポート番号が標準化されているため、クライアント コンピュータは、サービス検出やディレクトリ サービスの関与なしに、サーバー コンピュータの特定のサービスにアクセスできます。

IP はベストエフォート型の配信のみを提供するため、一部のトランスポート層プロトコルは信頼性を提供します。

TCP は、信頼性の高いバイト ストリームを提供する上での数多くの信頼性の問題に対処する接続指向のプロトコルです。

• データは順番に到着する
• データのエラーは最小限（つまり正確性）
• 重複データは破棄されます
• 失われたパケットまたは破棄されたパケットは再送信される
• 交通渋滞制御を含む

新しいストリーム制御伝送プロトコル(SCTP) も、信頼性の高い接続指向のトランスポート メカニズムです。TCP のようなバイト ストリーム指向ではなく、メッセージ ストリーム指向であり、単一の接続で多重化された複数のストリームを提供します。また、マルチホーミングサポートも提供しており、接続の終端を複数の IP アドレス (複数の物理インターフェイスを表す) で表すことができるため、1 つの IP アドレスに障害が発生しても接続が中断されることはありません。当初は、電話アプリケーション ( SS7 をIP 経由で転送する) 用に開発されました。

信頼性は、高レベルデータリンク制御(HDLC) などの信頼性の高いデータリンク プロトコル上で IP を実行することによっても実現できます。

ユーザー データグラム プロトコル( UDP) は、コネクションレスデータグラムプロトコルです。IP と同様に、ベスト エフォート型の信頼性の低いプロトコルです。信頼性は、チェックサム アルゴリズムを使用したエラー検出によって対処されます。UDP は通常、信頼性よりも時間どおりの到着が重要なストリーミング メディア (オーディオ、ビデオ、Voice over IPなど) などのアプリケーション、または信頼性の高い接続を設定するためのオーバーヘッドが不釣り合いに大きいDNSルックアップなどの単純なクエリ/応答アプリケーションに使用されます。リアルタイム トランスポート プロトコル(RTP) は、UDP 上で使用されるデータグラム プロトコルで、ストリーミング メディアなどのリアルタイム データ用に設計されています。

特定のネットワーク アドレスのアプリケーションは、TCP ポートまたは UDP ポートによって区別されます。慣例により、特定の既知のポートは特定のアプリケーションに関連付けられます。

TCP/IP モデルのトランスポート層またはホスト間層は、OSI モデルの第 4 層 (トランスポート層とも呼ばれます) にほぼ相当します。

QUIC は、代替トランスポート プロトコルとして急速に普及しています。技術的には UDP パケットを介して伝送されますが、TCP に比べて強化されたトランスポート接続を提供することを目指しています。HTTP /3 はQUIC を介してのみ動作します。

アプリケーション層には、ほとんどのアプリケーションがユーザー サービスを提供したり、下位レベルのプロトコルによって確立されたネットワーク接続を介してアプリケーション データを交換したりするために使用するプロトコルが含まれます。これには、ルーティング プロトコルやホスト構成などの基本的なネットワーク サポート サービスが含まれる場合があります。アプリケーション層プロトコルの例には、ハイパーテキスト転送プロトコル(HTTP)、ファイル転送プロトコル(FTP)、簡易メール転送プロトコル(SMTP)、動的ホスト構成プロトコル(DHCP) などがあります。^[54]アプリケーション層プロトコルに従ってコード化されたデータは、 トランスポート層プロトコル ユニット (TCP ストリームや UDP データグラムなど) にカプセル化され、実際のデータ転送には 下位層のプロトコルが使用されます。

TCP/IP モデルでは、データのフォーマットや表示の詳細が考慮されておらず、OSI モデル (プレゼンテーション層とセッション層) のようにアプリケーション層とトランスポート層の間に追加の層が定義されていません。TCP/IP モデルによれば、このような機能はライブラリとアプリケーション プログラミング インターフェイスの領域です。TCP/IP モデルのアプリケーション層は、OSI モデルの第 5 層 (セッション層)、第 6 層 (プレゼンテーション層)、および第 7 層 (アプリケーション層) の組み合わせによく例えられます。

アプリケーション層プロトコルは、多くの場合、特定のクライアント サーバーアプリケーションに関連付けられており、一般的なサービスには、Internet Assigned Numbers Authority (IANA) によって予約された既知のポート番号があります。たとえば、HyperText Transfer Protocol はサーバー ポート 80 を使用し、Telnet はサーバー ポート 23 を使用します。サービスに接続するクライアントは通常、エフェメラル ポート(つまり、トランザクションの期間中のみランダムに割り当てられるポート番号、またはアプリケーションで構成された特定の範囲から割り当てられるポート番号) を使用します。

アプリケーション層では、TCP/IPモデルはユーザープロトコルとサポートプロトコルを区別します。^{[1] ：§1.1.3}サポートプロトコルは、ネットワークインフラストラクチャのシステムにサービスを提供します。ユーザープロトコルは、実際のユーザーアプリケーションに使用されます。たとえば、FTPはユーザープロトコルであり、DNSはサポートプロトコルです。

アプリケーションは通常、エンドポイントの IP アドレスやポート番号などのトランスポート層接続の主要な品質を認識していますが、アプリケーション層プロトコルは一般に、トランスポート層 (および下位層) プロトコルを、通信するための安定したネットワーク接続を提供するブラック ボックスとして扱います。トランスポート層と下位層は、アプリケーション層プロトコルの詳細には関与しません。ルーターとスイッチは通常、カプセル化されたトラフィックを検査せず、その経路を提供するだけです。ただし、一部のファイアウォールおよび帯域幅スロットリングアプリケーションは、ディープ パケット インスペクションを使用してアプリケーション データを解釈します。例としては、リソース予約プロトコル(RSVP) があります。^{[引用が必要]} NAT の影響を受けるアプリケーションでは、アプリケーション ペイロードを考慮する必要がある場合もあります。

インターネット プロトコル スイートは、一定期間にわたって資金提供された研究開発を通じて進化しました。このプロセスで、プロトコル コンポーネントの詳細とその階層化が変更されました。さらに、業界団体による並行した研究と商業的利益が設計機能と競合しました。特に、国際標準化機構の取り組みは、ネットワーク全般のより広い範囲で同様の目標に至りました。表面的には似ているものの、詳細で大きく異なる 2 つの主要な階層化の流派を統合する取り組みにより、独立した教科書の著者が要約した教育ツールを作成しました。

次の表は、さまざまなネットワーク モデルを示しています。レイヤーの数は 3 ～ 7 です。

ネットワークモデルの一部は教科書からのものであり、RFC 1122や他のIETF一次資料の意図と矛盾する可能性のある二次資料である。^[63]

OSI モデルの上位 3 層、つまりアプリケーション層、プレゼンテーション層、セッション層は、トランスポート層の上にアプリケーション層のみを持つ TCP/IP モデルでは個別に区別されません。X.400 などの一部の純粋な OSI プロトコル アプリケーションもこれらを組み合わせていますが、TCP/IP プロトコル スタックがトランスポート層の上にモノリシックアーキテクチャを強制する必要はありません。たとえば、NFS アプリケーション プロトコルは、外部データ表現(XDR) プレゼンテーション プロトコル上で実行され、XDR はリモート プロシージャ コール(RPC) と呼ばれるプロトコル上で実行されます。RPC は信頼性の高いレコード転送を提供するため、ベスト エフォート UDP トランスポートを安全に使用できます。

さまざまな著者が TCP/IP モデルを異なる方法で解釈しており、リンク層、または TCP/IP モデルのどの側面が OSI レイヤー 1 (物理層) の問題をカバーしているか、または TCP/IP がリンク層の下にハードウェア層が存在すると想定しているかについては意見が一致していません。何人かの著者は、OSI モデルの第 1 層と第 2 層が現代の標準 (たとえば、IEEEやITU ) で一般的に参照されているため、これらを TCP/IP モデルに組み込むことを試みました。その結果、リンク層またはネットワーク アクセス層が OSI モデルの第 1 層と第 2 層に分割され、5 つの層を持つモデルになることがよくあります。^{[引用が必要]}

IETF のプロトコル開発作業は厳密な階層化には関係ありません。一部のプロトコルは OSI モデルに完全には適合しないかもしれませんが、RFC は OSI モデルを参照し、古い OSI レイヤー番号を使用することがあります。IETF は繰り返し^{[45] [検証失敗] 、}インターネット プロトコルとアーキテクチャの開発は OSI に準拠することを意図していないと述べています。インターネット アーキテクチャを参照する RFC 3439 には、「階層化は有害であると考えられる」というセクションがあります。^[63]

たとえば、OSI スイートのセッション層とプレゼンテーション層は、TCP/IP スイートのアプリケーション層に含まれると考えられています。セッション層の機能は、HTTPやSMTPなどのプロトコルに見られ、 Telnetやセッション開始プロトコル(SIP)などのプロトコルではより顕著です。セッション層の機能は、TCP/IP スイートのトランスポート層に含まれる TCP および UDP プロトコルのポート番号付けでも実現されています。プレゼンテーション層の機能は、データ交換で MIME標準を使用する TCP/IP アプリケーションで実現されています。

もう 1 つの違いは、ルーティング プロトコルの扱いにあります。OSI ルーティング プロトコルIS-ISはネットワーク層に属し、パケットをルータ間で配信するためにCLNSに依存せず、独自のレイヤー 3 カプセル化を定義します。対照的に、 IETF によって定義されたOSPF、RIP、BGPなどのルーティング プロトコルは IP 上で転送され、ルーティング プロトコル パケットを送受信するために、ルータはホストとして機能します。結果として、ルーティング プロトコルはアプリケーション層に含まれます。^[28] Computer Networksの Tanenbaum など一部の著者は、ルーティング プロトコルがルータの転送プロセスによる決定に情報を提供するという理由で、IP と同じレイヤーでルーティング プロトコルについて説明しています。

IETF プロトコルは、 Generic Routing Encapsulation (GRE)などのトンネリング プロトコルで実証されているように、再帰的にカプセル化できます。GRE は、OSI がネットワーク層でのトンネリングに使用するのと同じメカニズムを使用します。

インターネット プロトコル スイートは、特定のハードウェアまたはソフトウェア環境を前提としません。コンピュータ ネットワーク上でパケットを送受信できるハードウェアとソフトウェア レイヤーが存在することだけが必要です。その結果、このスイートは基本的にすべてのコンピューティング プラットフォームに実装されています。TCP/IP の最小限の実装には、インターネット プロトコル(IP)、アドレス解決プロトコル(ARP)、インターネット制御メッセージ プロトコル(ICMP)、伝送制御プロトコル(TCP)、ユーザー データグラム プロトコル(UDP)、およびインターネット グループ管理プロトコル(IGMP) が含まれます。IP、ICMP、TCP、UDP に加えて、インターネット プロトコル バージョン 6 では、近隣探索プロトコル(NDP)、ICMPv6、およびマルチキャスト リスナー探索(MLD) が必要であり、統合されたIPSecセキュリティ レイヤー が伴うことがよくあります。

• BBNレポート1822、初期の階層型ネットワークモデル
• 高速ローカルインターネットプロトコル
• 自動化プロトコルのリスト
• 情報技術の略語一覧
• IPプロトコル番号のリスト
• ネットワークプロトコルのリスト
• TCPおよびUDPポート番号のリスト

• ダグラス E. コマー(2001)。TCP /IP によるインターネットワーキング-原理、プロトコル、アーキテクチャ。CET [ie] Computer Equipment and Trade。ISBN 86-7991-142-9。
• Joseph G. Davies、Thomas F. Lee (2003)。Microsoft Windows Server 2003 TCP /IP プロトコルおよびサービス。Microsoft Press。ISBN 0-7356-1291-9。
• Forouzan, Behrouz A. (2003)。TCP /IP プロトコル スイート(第 2 版)。McGraw- Hill。ISBN 978-0-07-246060-5。
• クレイグ・ハント (1998)。TCP / IPネットワーク管理。O'Reilly。ISBN 1-56592-322-7。
• Maufer, Thomas A. (1999). IP Fundamentals . Prentice Hall. ISBN 978-0-13-975483-8。
• イアン・マクリーン (2000)。Windows 2000 TCP/IP ブラックブック。Coriolis Group Books。ISBN 1-57610-687-X。
• アジット・ムンガレ（2004年9月29日）。Pro .NET 1.1 ネットワーク プログラミング。アプレス。ISBN 1-59059-345-6。
• W. リチャード スティーブンス(1994 年 4 月 24 日)。TCP /IP 図解、第 1 巻: プロトコル。Addison -Wesley。ISBN 0-201-63346-9。
• W. Richard Stevens、Gary R. Wright (1994)。TCP /IP Illustrated、第 2 巻: 実装。Addison- Wesley。ISBN 0-201-63354-X。
• W. Richard Stevens (1996)。TCP /IP Illustrated、第 3 巻:トランザクション、HTTP、NNTP、および UNIX ドメイン プロトコルの TCP。Addison -Wesley。ISBN 0-201-63495-3。
• アンドリュー・S・タネンバウム（2003年）。コンピュータネットワーク。プレンティス・ホールPTR。ISBN 0-13-066102-3。
• Clark, D. (1988)。「DARPA インターネット プロトコルの設計哲学」( PDF)。通信アーキテクチャとプロトコルに関する Sigcomm '88 シンポジウムの議事録。ACM。pp . 106–114。doi :10.1145 / 52324.52336。ISBN 978-0897912792. S2CID  6156615 . 2011年10月16日閲覧。
• Cerf , Vinton G. ; Kahn, Robert E. (1974 年 5 月)。「パケット ネットワーク相互通信用プロトコル」(PDF)。IEEE Transactions on Communications。22 ( 5): 637–648。doi : 10.1109 /TCOM.1974.1092259。

Wikiversityにはインターネットプロトコルスイートに関する学習リソースがあります

• インターネットの歴史 – Robert Kahn、Vinton Cerf、TCP/IP に関するページ (Cerf と Kahn によるレビュー)。
• T. Socolofsky、C. Kale (1991 年 1 月)。TCP/IP チュートリアル。ネットワーク ワーキング グループ。doi : 10.17487 / RFC1180。RFC 1180 。 情報提供。
• TCP/IP の究極ガイド
• TCP/IP ガイド – プロトコルとそれに関連する手順およびプロセスを包括的に解説します
• ARPANET TCP/IP ダイジェストの研究、2021 年 12 月 4 日のオリジナルからアーカイブ