Arduinoで学ぶネットワークの基礎

Arduinoでネットワークを利用したプロジェクトを開発するには、ある程度ネットワークの基礎的な概念について理解する必要があります。

Internet Protocol(IP)とは？

IPはインターネットの基本的なプロトコルの一つで、これを利用することでコンピューターや他のデバイスがインターネット上で通信するためのアドレス（IPアドレス）を持つことが可能となります。

IPは次のような機能を持ちます：

アドレッシング: すべてのデバイスにユニークなアドレスを提供することで、特定のデバイスをインターネット上で見つけ出すことができるようにします。このアドレスは「IPアドレス」として知られ、例えば「192.168.1.1」のような形式で表示されます。
データ転送: データを小さなパケットに分割し、これらのパケットを目的地のデバイスにルーティングする役割を果たします。

TCP/IP 4階層モデル

このモデルはネットワーク通信をする際の工程を4つの層に分けて表現したものです。それぞれの層が具体的に何をしているのか、Arduinoでの例を交えて説明します。

1. ネットワークインターフェース層 (Network Interface Layer)

概要: Arduinoが物理的なネットワーク（例: Wi-Fi、イーサネット）との間でデータをやり取りする層です。
Arduinoの具体例: EthernetシールドやWi-Fi対応のESP32ボード自体がこの層に該当します。

2. インターネット層 (Internet Layer)

概要: データを送る目的地（IPアドレス）を決め、適切な経路でデータを送るための層です。
Arduinoの具体例: ArduinoでのIPアドレスの設定や、特定のIPアドレスへのデータ送信がこの層に関連します。

3. トランスポート層 (Transport Layer)

概要: データのセグメンテーションや、エンドツーエンドの通信の確立を担当。TCPやUDPといったプロトコルもこの層で動作します。
Arduinoの具体例: TCPやUDPを利用してデータを送受信する際の動作。WiFiClientやEthernetClientクラスの利用もこちらに該当します。

4. アプリケーション層 (Application Layer)

概要: エンドユーザーが直接使用するアプリケーションや特定のアプリケーションプロトコル（HTTP, MQTTなど）がこの層で動作します