プロトコルとは ? 種類・格階層ごとの機能と関連用語をご説明

 2021年03月31日

プロトコルとは ?  種類・格階層ごとの機能と関連用語をご説明

「プロトコル」とはビジネスシーンで使われる言葉のひとつです。語源は英語の「protocol」で、儀礼や議定書、協定や実施要項等「手順」を表す言葉です。

プロトコルには複数の用法が存在しており、IT用語として用いられることもあれば、政治、その中でも特に外交の用語として用いられたリ、医療業界では治験で遵守すべき手順を表す言葉として用いられたリします。

本稿では、プロトコルの定義、種類と階層に紹介していきます。

 

1.プロトコルとは?


プロトコルとは、IT通信に関わる用語で、両者間(複数者間)の「取り決め」を意味します。IT通信を人間どうしの会話に置き換えると「取り決め」の大切さがよく理解できると思います。例えば、フリートークは「取り決め」をあまり必要としませんが、事務処理は多くの「取り決め」が必要になります。IT通信もたくさんの「取り決め」=「プロトコル」が必要になります。

プロトコルは、ネット通信を含めたITの多様な接続を円滑にしてくれます。ITで双方向性のあるものにはプロトコルが存在し、ブロックチェーンにも存在します。インターネットの誕生からIT革命、そして、デジタルネイティブまで、IT通信の基礎にはプロトコルがあるのです。多くのプロトコルは、IETF(インターネット技術特別調査委員会)によって定められています。

 

2.プロトコルの種類


2.1. IP(Internet Protocol)

ネットワーク上で各機器にIPアドレスを割り振り、対象のIPアドレスにデータを送るためのプロトコルです。

IPは高速性やリアルタイム性を求めるインターネットで幅広く使用されています。

2.2. TCP(Transmission Control Protocol)

TCPは確実性や信頼性の高いデータ通信を可能にするプロトコルです。

TCPはHTTP(Webサイト閲覧)、SMTP(メール送信)、FTP(ファイル転送)と一緒に使用されます。

2.3. HTTP(HyperText Transfer Protocol)

インターネット上でクライアントとサーバーがHTMLで記述されたファイルを通信するためのプロトコルです。

クライアントからデータのリクエストを行い、サーバーからデータが返ってきたら終わりで、プログラムがシンプルになっています。

2.4. SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

インターネットでメールを送信するためのプロトコル。メールソフトからメールサーバーへ電子メールを送信するときに使用する。

2.5. POP3(Post Office Protocol version 3)

インターネット上で電子メールを受信する時に使用されるプロトコルです。

このように、私たちが普段使用しているコンピューターネットワーク、インターネットは複数の通信プロトコルで支えられています。

TCP/IPが最も利用されている通信プロトコルということもあり、通信プロトコルの総称を「TCP/IP」と呼ばれるようになりました。

 

3. プロトコル格階層ごとの機能


3.1.  階層1:物理層

物理層とは、電話線・光ケーブル・コネクタ・ハブといった文字通り、物理的な通信機器同士や通信機器と端末間で行うIT通信接続を指します。

3.2.階層2:データリンク層

階層3のネットワーク層からの要求に応じ、階層1の物理層に対して要求を行います。ITを押し広げ、世界中で一般利用されている有線LANの技術規格「イーサネット」はデータリンク層になります。

3.3.階層3: ネットワーク層

データリンク層以下のプロトコルを利用し、送信元から通信を行う層です。「IPアドレス」を用いるIPの他に、ARP、RARP、ICMPなどがあります。

3.4.階層4:トランスポート層

トランスポート層は上位の階層からの指令を受け、データを送出したり、受信したデータを報告したりします。伝送制御プロトコルである「TCP」がトランスポート層に属します

3.5.階層5: セッション層

セッション層は、通信間のセッションの確立、維持、終了するまでの手順を規定しています。セキュリティを要求されるIT通信を行う「TLS」はセッション層です。

3.6.階層6:プレゼンテーション層

プレゼンテーション層は、データの暗号化、圧縮、ファイル形式、文字コードの定義や変換などを行う層です。メール転送プロトコル「SMTP」がプレゼンテーション層に含まれます。

3.7.階層 7: アプリケーション層

アプリケーション層は、利用者が操作するソフトウェアが提供する具体的な機能についての仕様やIT通信手順、データ形式などを定めています。HTMLコンテンツのプロトコル「HTTP」や前述の「SMTP」がアプリケーション層になります。

 

4. プロトコルの関連用語


4.1. プロトコル番号

プロトコル番号とは、プロトコルを識別するために付けられる番号のことです。例えば、IPには4番、TCPには6番番号が付けられています。

4.2. プロトコルスタック

プロトコルスタックとは、先ほど説明した「ネットワークアーキテクチャー」を言い換えた言葉です。この他にも同じ意味の単語として「プロトコルスイート」があります。

4.3. プロトコルエラー

プロトコルエラーとは、プロトコルがうまく機能しなかった場合に正しい操作が行われなくなることです。

4.4. プロトコルバッファ

プロトコルバッファとはGoogleによって開発されたデータの変換を永続的に行うための技術です。

4.5. プロトコル・アナライザ

プロトコル・アナライザとは、コンピューターネットワークを流れるデータを解析する装置やプログラムのことです。

 

5.まとめ

この記事では、プロトコルの定義、種類と階層について解説しました。

パソコンやサーバーなどには、異なるメーカの様々な機種が存在します。もしメーカーごと機器ごとに通信のルールが違ったら、同じタイプの機器間のみでしかデータのやりとりができません。プロトコルという共通の取り決めを作ることにより、異なるメーカーの機器同士でもやりとりができるのです。

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