本記事では、プログラミング初心者向けに向けて「プロトコルとは何か」について、分かりやすく解説いたします！
なお、本記事を執筆したのは、プログラミングスクール「アキバ・テックドリーム・アカデミー」（以下、テクドリ）の運営企業であるメディアファイブ株式会社（以下、メディアファイブ）に所属している現役のITエンジニア職の社員です。
プロトコルとは
プロトコルとは、通信機器同士が通信を行うための手順や規約です。
通信を行うにあたってのデータの送受信の方法、データのフォーマット、エラー処理の方法などが定められています。
身近な例として、データ通信の基盤となるTCP/IPや、Webサイトの閲覧に使用されるHTTPなどがありますが、末尾に「Ｐ」（Protocol）が略されています。
プロトコルの役割
プロトコルの役割としては、下記が挙げられます。
通信ルールの標準化
プロトコルという共通のルールがあることで、異なるメーカーや異なる機種のデバイスの間でも通信が可能となります。
また、新機能の追加が容易となり、開発にかかるコストを削減することができます。
安全性の強化
プロトコルは、データの暗号化や認証といったセキュリティ機能を定めています。
データの盗聴や改ざんを防ぐことができるため、より安全な通信を実現しています。
プロトコルの種類
プロトコルにはさまざまな種類がありますが、代表例として下記が挙げられます。
IP（Internet Protocol）
インターネットを利用したデータ通信の基盤となるプロトコルです。
TCP（Transmission Control Protocol）
安全性を重視したデータの送受信に使用するプロトコルです。
UDP（User Datagram Protocol）
スピードを重視したデータの送受信に使用するプロトコルです。
HTTP（HyperText Transfer Protocol）
Webサイトの閲覧に使用するプロトコルです。
FTP（File Transfer Protocol）
ファイルの転送に使用するプロトコルです。
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）
電子メールの送信に使用するプロトコルです。
プロトコルスタック
プロトコルにはそれぞれに役割があり、目的に応じた複数のプロトコルが階層的に組み合わさることで通信を可能にしています。
この通信に必要なプロトコルを階層的に組み合わせたものをプロトコルスタックと呼びます。
TCP/IP
プロトコルスタックのなかでも、世界で最も使用されているモデルがTCP/IPです。
TCP/IPは、上から「アプリケーション層」、「トランスポート層」、「インターネット層」、「ネットワークインターフェース層」の4つの階層で構成されています。
各階層がそれぞれ役割を持っており、上位層から下位層へデータを連携することで通信の流れを管理しています。
アプリケーション層
アプリケーション層では、ユーザーがアプリケーションで扱っているデータのフォーマットや処理手順を決定しています。
プロトコルの例としては、HTTP、FTP、SMTPなどがあります。
トランスポート層
トランスポート層では、送信元と送信先のアプリケーション間でデータを適切に送受信できるよう、データの振り分けを行っています。
プロトコルの例としては、TCP、UDPなどがあります。
インターネット層
インターネット層では、複数のネットワーク間でのデータの転送を可能とするため、IPアドレスの指定やルータによるデータ転送を行っています。
プロトコルの例としては、IPがあります。
ネットワークインターフェース層
ネットワークインターフェース層では、同じネットワーク内でのデータ転送を行っています。
プロトコルの例としては、イーサネット、無線LANなどがあります。
まとめ
プロトコルとは、通信機器同士が通信を行うための手順や規約です。
プロトコルによって通信ルールが標準化され、異なるメーカーや異なる機種のデバイスの間でも通信が可能となります。
プロトコルの種類としては、IP、TCP、UDP、HTTP、FTP、SMTPなどがあります。
通信に必要なプロトコルを階層的に組み合わせたものをプロトコルスタックと呼びます。
プロトコルスタックのなかで、世界で最も利用されているモデルがTCP/IPです。
上からアプリケーション層、トランスポート層、インターネット層、ネットワークインターフェース層の4つの階層で構成されており、上位層から下位層へデータを連携することで通信の流れを管理しています。
プロトコルの知識を身につけ、ネットワークに対する基礎的な理解を深めていきましょう。
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