プロトコルとは何か

英語の「protocol」には、手順、規約、取り決めといった意味があります。 ネットワークでは、データをどのような形式で作り、どの順番で送り、 受信した側がどのように応答するかを定めたルールを指します。

たとえば、WebブラウザがWebサーバーへページを要求するときは、 Web通信のルールに従って「このページを送ってください」と依頼します。 Webサーバーも同じルールを理解しているため、依頼を読み取り、ページのデータを返せます。

人の会話に置き換える

人同士が会話するときにも、言語だけでなく、質問、回答、確認、終了といった流れがあります。 プロトコルも、単なるデータの書き方だけではなく、通信全体の進め方を定めています。

なぜプロトコルが必要なのか

ネットワークには、メーカー、OS、機種、用途の異なる多くの機器が接続されます。

• Windowsパソコン
• iPhoneやAndroidスマートフォン
• Linuxサーバー
• ルーターやスイッチ
• プリンターや監視カメラ
• クラウド上のサービス

これらの機器が、それぞれ独自の方法でデータを送っていたら、 相手は受信したデータをどのように解釈すればよいか分かりません。

プロトコルで決められていること

プロトコルによって詳細は異なりますが、主に次のような内容が決められています。

プロトコルごとに担当範囲が異なる

すべてのプロトコルが、上記の内容を全部担当するわけではありません。 それぞれが特定の役割を担当し、組み合わさって1回の通信を実現します。

代表的なネットワークプロトコル

初級編で今後学ぶプロトコルを、役割ごとに整理します。 この時点では、名前と大まかな役割を区別できれば十分です。

複数のプロトコルが連携して通信する

Webサイトを見るときに「HTTPだけ」を使っているわけではありません。 役割の異なる複数のプロトコルが、階層のように重なって動作します。

送信側では、Webページの要求データへ、各プロトコルが必要な制御情報を付け加えます。 受信側では、外側から順番に制御情報を確認し、最終的にWebサーバーが要求内容を受け取ります。

プロトコルとポート番号の違い

前回学んだポート番号と、プロトコルは混同しやすい用語です。 役割を分けて考えましょう。

Webサイトを見るときのプロトコル

ブラウザへWebサイトのURLを入力してからページが表示されるまでを、 プロトコルの役割に注目して確認します。

1. 端末が通信に必要な設定を持つ 多くの端末は、DHCPを使ってIPアドレスやデフォルトゲートウェイなどを受け取ります。
2. Webサイト名からIPアドレスを調べる DNSを使って、入力したWebサイト名に対応するIPアドレスを確認します。
3. LAN内で次に渡す相手を調べる ARPを使って、ルーターなどのMACアドレスを確認します。
4. Webサーバーとの通信を開始する TCPを使う場合は、データ送信前に通信相手との接続を確立します。
5. IPアドレスを使って宛先まで運ぶ IPの仕組みにより、ルーターを経由してWebサーバーまでデータが届けられます。
6. Webページを要求する HTTPSなどのルールに従い、ブラウザがWebサーバーへページを要求します。
7. Webサーバーからデータが返る 文字、画像、スタイル情報などが返され、ブラウザが画面へ表示します。

現場ではプロトコルごとに切り分ける

利用者から「Webサイトが表示できない」と申告されたとき、 すぐに「ネットワーク全体が壊れている」と判断してはいけません。

どのプロトコルの処理まで成功しているかを確認すると、原因を絞り込めます。

確認結果から原因候補を考える

プロトコルに関するよくある勘違い

自分の言葉で説明する課題

最後に、次の質問へ自分の言葉で答えてください。