インターネット・プロトコル・スイート

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**ネットワーク・プロトコル**
アプリケーション層
DHCP · DNS · FTP · Gopher · HTTP · IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP · POP3 · SIP · SMTP · SNMP · SSH · TELNET · RPC · RTCP · RTSP · SSL/TLS · SDP · SOAP · CMIP · STUN · GTP · NTP · EHRP
トランスポート層
TCP · UDP · DCCP · SCTP · RTP · RSVP · IGMP · PPTP · RUDP · UDP-Lite
ネットワーク層
IP (IPv4 · IPv6) · OSPF · IS-IS · BGP · IPsec · ARP · RARP · RIP · ICMP · ICMPv6 · IGP
データリンク層
802.11 · 802.16 · Wi-Fi · WiMAX · ATM · DTM · トークンリング · イーサネット · FDDI · フレームリレー · GPRS · EVDO · HSPA · HDLC · PPP · SLIP · L2TP · ISDN · SMDS · アークネット
物理層
イーサネット物理層 · モデム · PLC · SONET/SDH · G.709 · OFDM · 光ファイバー · 同軸ケーブル · ツイストペアケーブル

インターネット・プロトコル・スイート (英: Internet protocol suite) とは、インターネットおよび大多数の商用ネットワークで稼動するプロトコル・スタックを実装する通信規約の一式である。インターネット・プロトコル・スイートは、最初に定義された最も重要な2つのプロトコル、Transmission Control Protocol（TCP）とInternet Protocol（IP）にちなんで、TCP/IPプロトコル・スイートとも呼ばれる。今日のIPネットワーキングは、1960年代と1970年代に発展し始めたLAN（Local Area Networks）とインターネットの開発が統合されたものである。それは1989年のティム・バーナーズ＝リーによるWorld Wide Webの発明と共にコンピュータに革命をもたらした。

インターネット・プロトコル・スイート（類似した多くのプロトコル群）は、階層の一式として見ることができる。各層はデータ転送に伴い生じる一連の問題を解決し、下位層プロトコルのサービスを使用する上位層プロトコルに明確なサービスを提供する。上位層は利用者と論理的に近く、より理論的なデータを処理する。また最終的に物理的に転送できる形式へデータを変換するため、下位層プロトコルに依存する。 TCP/IP参照モデルは4つの階層で構成される ^[1]。

歴史

インターネット・プロトコル・スイートは1970年代初期に米国国防高等研究計画局（DARPA）による研究から登場した。 1960年代後半に先駆的なARPANETの構築後、DARPAはその他様々なデータ転送技術における研究を開始した。 1972年、ロバート・カーン（Robert E. Kahn）はDARPA情報処理技術室（IPTO: Information Processing Technology Office）に雇われた。そこで彼は衛星パケット網と地上の無線パケット網の研究に取り組み、それらを横断して通信ができる事の価値を認識した。 1973年春、ヴィントン・サーフ（Vinton Cerf。その当時既に完成していたARPANET Network Control Program（NCP）プロトコルの開発者）は、ARPANETの次世代プロトコルを設計する事を目標に、オープン・アーキテクチャ相互接続モデルに取り組むためにカーンと合流した。

1973年の夏までに、カーンとサーフはすぐに基本的な改良を解決した。ネットワーク・プロトコル間の違いは、共通の相互接続ネットワーク・プロトコルを用いる事で隠蔽された。そしてARPANETにおいては、信頼性についてネットワークが責任を持つ代わりに、ホストが責任を持つようになった。（サーフはHubert ZimmermanとLouis Pouzin（CYCLADESネットワーク設計者）が、この設計に対して重要な役割を果たした功績を認めている。）

ネットワークの役割を最低限まで減らす事で、それらの特性が何であろうとも、殆どどのネットワークも統合できるようになった。それによりカーンの当初の問題も解決した。よく言われる事は、TCP/IP（サーフとカーンの取り組みの最終成果）は「two tin cans and a string」（2つの空き缶と1本の紐^[2]）でも機能するだろうという事である。伝書鳩を用いて稼動するための実装案「鳥類キャリアによるIP」でさえ存在する。（RFC 1149^[3] ^[4]）

（その他の型のゲートウェイとの混同を避けるためにゲートウェイから改名された）ルータと呼ばれるコンピュータはそれぞれのネットワークへインターフェースを提供し、ネットワーク間で行き来するパケットを転送する。ルータに関する必要条件はRFC 1812 ^[5]で定義された。

その着想は1973～74年度にスタンフォード大学のサーフネットワーク研究グループによってより詳細な構造が作り上げられ、最初のTCP/IP仕様RFC 675 ^[6]を生み出した。（PARC Universal Packet プロトコル群を生み出した、ゼロックスパロアルト研究所における初期のネットワーク研究も、大半が同時期に行われ技術的に重要な影響を与えた。人々はその2つに注目した。）

その後、異なったハードウェア上の実用プロトコルを開発するため、DARPAはBBNテクノロジーズ、スタンフォード大学およびユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドンと契約した。 4バージョンが開発された。TCP v1、TCP v2、1978年春にはTCP v3とIP v3に分離、そして安定版のTCP/IP v4 - これは今日のインターネットでもまだ使われる標準プロトコルである。

1975年、スタンフォード大学とユニヴァーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）間で、2拠点のTCP/IP通信試験が実施された。 1977年11月、アメリカ、イギリス、ノルウェー間で、3拠点のTCP/IP試験が実施された。 1978年から1983年にかけて、複数の研究施設でその他いくつかのTCP/IPの試作が開発された。 1983年1月1日、ARPANETはTCP/IPへ完全に切り替えられた^[7]。

1982年3月、アメリカ国防総省は全ての軍用コンピュータ網のためにTCP/IP標準を作成した^[8]。 1985年、インターネットアーキテクチャ委員会は、コンピュータ産業のために3日間のTCP/IPワークショップを挙行した。250の業者代表が参加し、TCP/IPの普及を助け、商用利用の増加に繋がった。

TCP/IPをサポートしたUNIX系オペレーティングシステム (OS) である4.2BSDは1983年9月に登場している。この時期のUNIX系OSは大学機関を中心に発展してきた経緯があるが、1980年代後半には日本の大学でもUNIX系OSが用いられているところでは大学内ネットワークにTCP/IPが用いられていた。1988年8月2日、JUNETに大きく関わった村井純によって日本からのインターネットへのTCP/IP接続試験が行われ、その後、日本でもインターネットを取り巻く環境の整備が進むとともにTCP/IPが普及していくことになった。

1989年9月、最初の日本語による解説書である西田竹志著「TCP/IP」が発行された。

1997年3月、全国銀行協会連合会が傘下銀行の企業・銀行相互間のオンラインデータ交換において使用できる新しい標準通信プロトコルとして、全銀TCP/IP手順を制定した。それまで利用されてきた全銀手順に代わり、電子データ交換でもTCP/IPが使われるようになった。

2005年 11月9日、アメリカ文化への貢献を称え、カーンとサーフに大統領自由勲章が授与された。

（日本におけるインターネットの歴史については日本のインターネットを参照）

インターネット・プロトコル・スイートの階層

2つのホストが2つのルータを経由してネットワーク接続する場合に、それぞれのホップで使用する階層毎に対応する階層同士で論理的に接続される概念図

任意のデータがUDPデータグラム中に、UDPデータグラムがIPパケット中にカプセル化される概念図

IP群はプロトコルとサービスをカプセル化する事によって抽象化する。通常、より上位層のプロトコルはその目的の達成に役立てるために、より下位層のプロトコルを用いる。これまでIETFはインターネット・プロトコル・スタックをRFC 1122で定義された4層から変更した事はない。 IETFは7層からなるOSI参照モデルに従うような試みはせず、また標準化過程（Standards Track）にあるプロトコル仕様やその他の構造上の文書をOSI参照モデルに対して参照する事もしない。

4. アプリケーション	DNS, TFTP, TLS/SSL, FTP, Gopher, HTTP, IMAP, IRC, NNTP, POP3, SIP, SMTP, SNMP, SSH, TELNET, ECHO, RTP, PNRP, rlogin, ENRP
4. アプリケーション	さまざまな理由でTCP上で稼動する BGPなどのルーティング・プロトコルも、アプリケーションまたはネットワーク層の一部と考えられる場合も有る。
3. トランスポート	TCP, UDP, DCCP, SCTP, IL, RUDP
2. インターネット	IP上で稼動するOSPFなどのルーティング・プロトコルも、経路選択を提供するため、ネットワーク層の一部であると考えられる事も有る。 ICMPとIGMPはIP上で稼動し、また制御情報を提供するため、ネットワーク層の一部であると考えられる。
	IP (IPv4, IPv6)
	ARPとRARPはIPの下、リンク層の上で動作するため、それらはどこか中間に属する。
1. ネットワーク・アクセス	イーサネット, Wi-Fi, トークンリング, PPP, SLIP, FDDI, ATM, フレームリレー, SMDS

いくつかの教科書ではインターネット・プロトコル・スイート・モデルを7層のOSI参照モデルへ対応付ける事を試みた事がある。その対応付けは、インターネット・プロトコル・スイートのネットワーク・アクセス層を物理層の上のデータリンク層へ、またインターネット層はOSIのネットワーク層へ割り当てられる事が多い。それらの教科書はRFC 1122やその他IETFの一次情報の意図と矛盾する二次情報である。 IETFは再三にわたりインターネット・プロトコルと構造の開発はOSIに準拠する事は意図しないという事を述べている

^[9]. RFC 3439はインターネット構造に関して"Layering Considered Harmful"と題された節が有り、「構造上の重要な要素として階層化を強調するのはTCP/IPの特徴ではなくOSIの特徴である。多くの混乱はある構造の利用を軽視し、OSIのような階層をその構造に強制する試みから来ている。」とされている。

実装

今日、ほとんどの商用および非商用のオペレーティングシステム (OS) に組み込まれ、そして標準でTCP/IPスタックが導入されている。殆どの利用者は実装するために探す必要は無い。 TCP/IPはMicrosoft Windowsはもとより、全ての商用UNIXシステム、 Mac OS X、そしてLinuxディストリビューションやBSDシステムなどの全てのフリーのUNIXライクオペレーティングシステムシステムに組み込まれている。

独特な実装には、組み込みシステムのために設計されたオープンソースのプロトコル・スタックであるLightweight TCP/IP、アマチュアパケット無線システムおよびシリアルケーブルで接続されたパーソナルコンピュータのためのプロトコル・スタックおよび関連プロトコルであるKA9Q NOSが有る。

イントラネット

TCP/IPを使用して構築されたプライベートネットワークをイントラネットと呼び、これは今日のLANにおける事実上の標準と言える。イントラネットで用いられるプロトコルの代表例を下記に挙げる。

E-mail (SMTP/POP3/IMAP4)(MAP)
ドメイン・ネーム・システム (DNS)
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)
ネットニュース (NNTP)
インターネット・リレー・チャット (IRC)
Gopher (Gopher)
ネットワーク・タイム・プロトコル (NTP)

脚注

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^ R. Braden (October 1989). "RFC 1122: Requirements for Internet Hosts―Communication Layers" 南カリフォルニア大学 Information Sciences Institute (ISI). 2007-09-15閲覧.
^ (訳者注)糸電話の事か?
^ D. Weitzmann (1 April 1990). "A Standard for the Transmission of IP Datagrams on Avian Carriers" Internet Engineering Task Force. 2007-11-20閲覧.
^ Bergen Linux User Group (April 2001). "The informal report from the RFC 1149 event" 2008-01-18閲覧.
^ F. Baker (June 1995). "Requirements for IP Routers" 2008-01-18閲覧.
^ V.Cerf et al (December 1974). "Specification of Internet Transmission Control Protocol" 2008-01-18閲覧.
^ Internet History
^ Ronda Hauben. "From the ARPANET to the Internet" TCP Digest (UUCP). 2007-07-05閲覧.
^ R. Bush; D. Meyer (December 2002). "Some Internet Architectural Guidelines and Philosophy" Internet Engineering Task Force. 2007-11-20閲覧.

参考文献

Internet History -- Pages on Robert Kahn, Vinton Cerf, and TCP/IP (reviewed by Cerf and Kahn).
Forouzan, Behrouz A. (2003). TCP/IP Protocol Suite, 2nd, McGraw-Hill. ISBN 0-07-246060-1.

追加知識

アンドリュー・S・タネンバウム、『コンピュータネットワーク第4版』、日経BP社、2003年、ISBN 978-4822221065
Douglas E. Comer 、David L. Stevens 、村井純 (訳) 、楠本博之 (訳) 、『TCP/IPによるネットワーク構築 Vol.I 原理・プロトコル・アーキテクチャ第4版』、共立出版、2002年、ISBN 978-4320120549
Douglas E. Comer 、David L. Stevens 、村井純 (訳) 、楠本博之 (訳) 、『TCP/IPによるネットワーク構築 Vol.II 設計・実装・内部構造』、共立出版、1995年、ISBN 978-4320027343
Douglas E. Comer 、David L. Stevens 、村井純 (訳) 、楠本博之 (訳) 、『TCP/IPによるネットワーク構築 Vol.III Windowsソケットバージョンクライアントサーバプログラミングとアプリケーション』、共立出版、2001年、ISBN 978-4320029996
Douglas E. Comer 、David L. Stevens 、村井純 (訳) 、楠本博之 (訳) 、『TCP/IPによるネットワーク構築 Vol.III Linux/POSIXソケットバージョンクライアントサーバプログラミングとアプリケーション』、共立出版、2003年、ISBN 978-4320120846
Joseph G. Davies and Thomas F. Lee. Microsoft Windows Server 2003 TCP/IP Protocols and Services. ISBN 0-7356-1291-9
Craig Hunt TCP/IP Network Administration. O'Reilly (1998) ISBN 1-56592-322-7
W・リチャード・スティーヴンス、橘康雄 (訳) 、井上尚司 (訳) 、『詳解TCP/IP Vol.1 プロトコル』、ピアソンエデュケーション、2000年、ISBN 978-4894713208
W・リチャード・スティーヴンス、ゲーリー・R. ライト、徳田英幸 (訳) 、戸辺義人 (訳) 、『詳解TCP/IP Vol.2 実装』、ピアソンエデュケーション、2002年、ISBN 978-4894714953
W・リチャード・スティーヴンス、中本幸一 (訳) 、田中伸佳 (訳) 、石川裕次 (訳) 、『詳解TCP/IP Vol.3 トランザクションTCP、HTTP、NNTP、UNIXドメインプロトコル』、ISBN 0-201-63495-3
Ian McLean. Windows(R) 2000 TCP/IP Black Book. ISBN 1-57610-687-X