Linuxネットワーキングプロトコル：TCP/IP、UDP、およびICMPの理解

導入

Linuxネットワークの世界では、プロトコルはデバイス間のシームレスな通信を可能にする上で重要な役割を果たします。インターネットを閲覧したり、ビデオをストリーミングしたり、ネットワークの問題をトラブルシューティングしたりするかどうかにかかわらず、基礎となるネットワークプロトコル（TCP/IP、UDP、ICMPなど）は、パケットのスムーズな送信を担当します。これらのプロトコルを理解することは、システム管理者、ネットワークエンジニア、さらにはネットワークアプリケーションを使用してソフトウェア開発者にとっても重要です。

この記事では、主要なLinuxネットワークプロトコル：TCP（トランスミッションコントロールプロトコル）、UDP（ユーザーデータグラムプロトコル）、ICMP（インターネット制御メッセージプロトコル）について説明します。 Linux環境での作業、強み、違い、および実際のユースケースを調べます。

TCP/IPモデル：最新のネットワークの基本

TCP/IPモデルとは何ですか？ TCP/IPモデル（トランスミッションコントロールプロトコル/インターネットプロトコル）は、相互接続されたネットワーク間でデータの送信方法を定義する最新のネットワークの基礎です。 4つのレイヤーで構成されています。

• アプリケーションレイヤー： HTTP、FTP、SSH、DNSなどの高度なプロトコルを処理します。
• トランスポートレイヤー： TCPまたはUDPを介して信頼性または高速のデータ配信を確保します。
• ネットワークレイヤー： IPとICMPを使用して、アドレス指定とルーティングを管理します。
• ネットワークアクセスレイヤー：イーサネットやWi-Fiなどの物理伝達方法を処理します。

TCP/IPモデルは、従来のOSIモデルよりも簡単ですが、通信に必要な基本的なネットワーク概念を保持しています。

トランスミッションコントロールプロトコル（TCP）：信頼できるデータ送信を確認します

TCPとは何ですか？ TCPは、データが正確かつ順番に配信されることを保証する接続指向のプロトコルです。 Webブラウジング、電子メール、ファイル転送など、信頼性が重要なシナリオで広く使用されています。

TCPの主要な機能： - 信頼できる送信：確認（ACK）と再送信を使用して、データの整合性を確保します。

• 接続指向：データ送信前に専用の接続を確立します。
• 整然と配達：パケットを正しい順序で保管してください。
• エラーチェック：チェックサムを使用して、送信エラーを検出します。

TCPの仕組み： 1。接続確立 - 3回の握手：

 <code>- 客户端发送**SYN** (同步) 数据包以启动连接。 - 服务器响应**SYN-ACK** (同步-确认) 数据包。 - 客户端发送**ACK** (确认) 数据包以完成连接。</code>

2. データ転送：

   • データはパケットに分割され、順次送信されます。
   • 受信者は、受け取ったパケットを確認します。

3. 接続終了：

   • どちらの当事者も、 Fin-CACKを使用して接続をオフにできます。

TCPユースケース： -Webブラウジング（http/https）

• 電子メール（SMTP、IMAP、POP3）
• セキュアシェル（SSH）
• ファイル転送（FTP、SFTP）

ユーザーデータグラムプロトコル（UDP）：高速および軽量通信

UDPとは何ですか？ UDPは、信頼性よりも速度を優先するコネクションレスプロトコルです。 TCPとは異なり、UDPは正式な接続を確立したり、データ配信を検証したりしません。

UDPの主要な機能： -fastと効率的：握手や確認メカニズムはありません。

• 接続なし：接続が確立されずにデータが送信されます。
• 信頼性の保証なし：失われたパケットは再送信されません。

UDPの仕組み： 1。送信者は、パケットをレシーバーに直接送信します。 2。受信機はパケットを受け取りますが、それらを認めません。 3.パケットが失われた場合、再送信メカニズムはありません。

UDPユースケース： - オンラインゲーム

• Voice over IP（VoIP）呼び出し
• ビデオストリーミング
• DNSクエリ

インターネット制御メッセージプロトコル（ICMP）：ネットワークトラブルシューティング

ICMPとは何ですか？ ICMPは、エラーメッセージと診断メッセージを送信するためのサポートプロトコルです。アプリケーションデータは転送されませんが、ネットワークのトラブルシューティングにおいて重要な役割を果たします。

ICMPの主要な機能： -エラーレポート：ネットワークの問題を送信者に通知します。

• 診断ツール： PingおよびTracerouteコマンドに使用。
• データ送信なし： IPレイヤーで動作し、ユーザーデータを処理しません。

一般的なICMPメッセージ： - エコーリクエストと返信：接続性をテストするためにpingに使用されます。

• 到達不可能な宛先：ルーティングの問題を示します。
• タイムアウト：ネットワークパスをマッピングするためにTracerouteに使用されます。

セキュリティの問題： ICMPは、ICMP洪水や死のpingなどの攻撃に使用でき、ICMPトラフィックを制限するファイアウォールをもたらします。

TCP対UDP対ICMP：違いの理解

特性	TCP	UDP	ICMP
接続タイプ	接続指向	接続なし	メッセージに基づいています
信頼性	高（確認、再送信）	いいえ（最善を尽くします）	なし（エラーレポート）
スピード	遅い（信頼性チェックのため）	より速い（最小オーバーヘッド）	n/a（コントロールメッセージのみ）
ユースケース	Webブラウジング、電子メール、ファイル転送	ストリーミング、ゲーム、VoIP	ネットワーク診断

実際のLinuxネットワークコマンド

アクティブな接続を確認してください：

 netstat -tulnp＃TCP/UDPリスニングポートとアクティブな接続を表示SS -TULNP＃ソケット統計のNetStatの代替品

ネットワークトラフィックの監視：

 TCPDUMP -i ETH0＃インターフェイスETH0 Wireshark＃GUIベースのネットワークトラフィック分析でリアルタイムネットワークパケットをキャプチャする

ICMPを使用して接続をテストします：

 ping google.com＃icmpエコーリクエストを送信してネットワークアクセシビリティを確認するgoogle.com＃パケットのパスを宛先まで追跡する

ファイアウォールルールの管理：

 iptables -a input -p icmp -icmp -type echo -request -j drop＃block icmp ping request ufwは22/tcp＃tcpポート22を介してSSH接続を許可します

結論は

TCP、UDP、およびICMPの理解は、Linuxネットワークを習得するための基盤です。各プロトコルには異なる役割があります。

• TCPは、信頼できる整然としたデータ送信を保証します。
• UDPは、リアルタイムアプリケーションの速度と効率を優先します。
• ICMPは、ネットワークの診断とエラーの報告を促進します。

Linuxユーザーの場合、NetStat、TCPDump、Pingなどのネットワークコマンドをマスターすると、ネットワーク監視とトラブルシューティングのための重要なツールが提供されます。サーバーの構成、ネットワークパフォーマンスの最適化、接続の問題のデバッグなど、これらのプロトコルの理解は非常に貴重です。

TCP/IP、UDP、およびICMPを効果的に活用することにより、ネットワークのパフォーマンスを改善し、コミュニケーションを保護し、Linux環境の問題を効率的にトラブルシューティングすることができます。

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