プロトコルとは何か?IT初心者にもわかりやすく3分で解説【ネットワーク】

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IT通信・ネットワークを学び始めの方にとってはあまり聞きなれないプロトコル (protocol) という単語―。

このページではIT初心者向けにプロトコルという単語の意味を1からわかりやすく解説します。

一言で説明すると、プロトコルとはコンピュータとコンピュータがネットワークを通じて通信する際に決められた約束事・決まりのこと。

このページでは、プロトコルって結局何なのか?プロトコルがないとどうなる?プロトコルの具体例は?という疑問にお答えします。

このページで学べる内容
  • プロトコルとは?
  • プロトコルが必要となる理由
  • 具体的なプロトコルの例
    • IP (Internet Protocol)
    • TCP (Transmission Control Protocol)
    • UDP (User Datagram Protocol)

コンピューター通信・ネットワークを学ぼうとする方にとっては、丁寧に理解しておきたい超・重要知識の1つ。是非最後までご覧ください。

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プロトコルとは?わかりやすく

プロトコルとはコンピュータとコンピュータがネットワークを通じて通信する際に決められた約束事・決まりのこと。

「メールを送るときは〇〇の形式で送ってね!」「ファイルを送るときは、〇〇のタイミングで送ってね!」というような約束事を決めたものがプロトコルです。

製造メーカーも、OSもCPUも異なるコンピュータ同士がお互いに何事もなく適切な通信を行えるのはこのプロトコルが事前に決まっているおかげです。逆に言えば、プロトコルが存在しないとお互いにデータを交換したりファイルを連携したりなどの通信を行うことはできません。

日常会話とプロトコル

プロトコルの例を日常会話に当てはめて説明することもできます。

普段私たちがお互いに話をして、伝えたい内容を理解することができているのも「何語で話すか?」というプロトコルが決まっているからとも言えます。

プロトコルとは わかりやすく
日常会話とプロトコル

もしお互いに何語で話すのか?というプロトコルを事前に定めていなければ、英語と日本語で会話が始まってしまうかもしれません。そうするとお互いに正しい意思疎通が行えなくなってしまいます。

これと同じようにネットワークの世界でもコンピュータ同士が通信をするためには事前に約束事を定めておく必要があります。この規約を整理したものがプロトコルです。

特に通信の世界で用いられるプロトコルという意味で「通信プロトコル」と呼称されることもあります。

「ネットワーク」の勉強 → 極論するとプロトコルの勉強と言い換えることも可能です。弁護士を目指す人が法律を学ぶのと同じように、ネットワークエンジニアを目指す人はプロトコルを勉強します。

プロトコルには多くの種類が存在しますが、中身が分かってくるとネットワークの仕組みが手に取るように分かるようになります。

通信プロトコルの具体例

では、プロトコルには一体どのようなものがあるのでしょうか?

ここからは「プロトコル」をより深くイメージできるように代表的なプロトコルの内容を解説していきます。

プロトコルはいくつもある?

先ほどの例ではプロトコルを言語に例えて説明しましたが、普段のコミュニケーションにおいても「言語」というプロトコルだけを決めておけば良いわけではありません。

例えば「声に出して会話する」のか「文字でやりとりする」のか。これもプロトコルとして事前に決めておく必要があります。他にも返事をするタイミングだったり、話す人数だったり、決めごとはたくさんあるでしょう。

これと同じように通信プロトコルの世界にも実に多くのプロトコルが存在します。

通信プロトコル
プロトコルは目的に応じてたくさん存在する

ここでは、代表的な通信プロトコルをピックアップしてご説明します。あくまでも、プロトコルの具体例をイメージできるようにするのが目的なので、内容まですべて理解する必要はありません。

IP (Internet Protocol)

インターネット通信を利用してコンピュータとコンピュータが適切に通信を行えるようにデータの宛先(=IPアドレス)の特定方法やデータ転送の仕組み(=ルーティング)などを規定したプロトコルです。

IP (Internet Protocol) では以下のような内容を定めています。

IP (Internet Protocol) の主な取り決め
  • 通信するコンピュータを一意に特定できるようにIPアドレスを利用する
    • IPアドレスの形式や構造
  • ルーティング処理の方法
  • パケット交換方式の仕組み

全世界のネットワーク機器がお互いに適切な通信を行えるように定めた規定がIP (Internet Protocol) です。もしIPというプロトコルが定められていなければ、世界中のコンピュータ同士がお互いに通信することはできません。

今あなたがこのWebサイトを参照できているのも、IPというプロトコルが定められているおかげです。

TCP (Transmission Control Protocol)

TCP (Transmission Control Protocol) は、別名伝送制御プロトコルとも呼ばれ、その名の通り「通信」を「制御」することが目的のプロトコルです。

TCP (Transmission Control Protocol) の主な取り決め
  • データを送る前に送っていいかどうかを確認しましょう
  • データを送ったら相手に届いたかどうかの確認をしましょう
  • データが届いていなかったらもう一度データを送りましょう

TCP (Transmission Control Protocol) は、通信品質向上のためにデータ交換の仕組みを取り決めしたプロトコルです。

安定したインターネット通信がどのように行われているのか?TCPを詳しく学びたい方は以下の記事をご覧ください。

UDP (User Datagram Protocol)

UDP (User Datagram Protocol)も、TCPと同じようにネットワーク上でデータを送るときのルールを定めているプロトコルです。

ただし、TCPとは異なり品質よりも速度重視で通信を行いたい場合のルールを規定しています。

UDP (User Datagram Protocol) の主な取り決め
  • 相手に確認せずにデータを送ってOKです
  • 相手に届いたかどうかも確認しなくてOKです

UDP (User Datagram Protocol) は信頼性は低いのですが、その分通信する速度が上がります。そのため、動画配信アプリなどではUDPが用いられる場合が多いです。逆に、正確なやり取りが必要なメールやメッセージアプリなどではTCPが用いられることが多いという違いがあります。

このほかにもファイル転送に関する決まりをまとめたFTP(File Transfer Protocol)や、メールを送信するときの決まりをまとめたSMTP (Simple Mail Transfer Protocol)など、多くのプロトコルが存在しています。

以上、インターネット通信で利用される代表的な3つのプロトコルを解説しました。

勿論、IP/TCP/UDP といったプロトコルの他にも利用する目的やシーンに応じてたくさんのプロトコルがあります。それら複数のプロトコルがお互いに有機的に役割を果たすことによって、世界の裏側にあるコンピュータと通信することが可能になっています。

では、そもそもこのプロトコルとは一体どこの誰が決めているのでしょうか?

最後にこの「プロトコル」がどのように決定されているのか?を解説します。

通信プロトコルは誰が決める?

プロトコルが必要となるのはコンピュータ同士がお互いに通信を行うタイミングです。したがって、初期のプロトコルは自分と通信したい相手との間で個別に決定すればOKでした

そのため、従来はマイクロソフト社やアップル社などが自社のコンピュータ同士が通信できるように、メーカー独自のプロトコルを策定していました。

これは、自社製品同士の通信を確立する場合の取り決めであったので、例えばマイクロソフト社の製品とアップル社の製品で通信を行うことはできません。

この不都合を解消するため、製造企業の枠を超えて全世界的にプロトコルを共通化しようという動きが広がります。

今では、以下のような機関が通信プロトコルの共通化を進め、マイクロソフト社の製品もアップル社の製品も相互に通信を行うことが可能になりました。

機関名(略称)正式名称目的
IETFInternet Engineering Task Forceインターネット技術全般の標準化を担う
ISOInternational Organization for Standardization主にネットワーク機器に関する規格の標準化を担う
IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers主にLANに関する標準化を担う
NISTNational Institute of Standards and Technology主にセキュリティに関する標準を策定する
通信プロトコルの決定機関

もともとは各製造会社独自のプロトコルとして策定されたものが、事実上の標準となりデファクトスタンダードとして定着したものも多く存在します。

【まとめ】プロトコルとは?
  • プロトコルとはコンピュータとコンピュータがネットワークを通じて通信する際に決められた約束事・決まりのこと
  • 「メールを送るときは〇〇の形式で送ってね!」「ファイルを送るときは〇〇のタイミングで送ってね!」というような約束事を決めたものがプロトコル
  • プロトコルはIETF/IEEE などといった機関によって統一化されている

ネットワークエンジニアとして

コンピュータとコンピュータはどのように通信をしているのか?インターネットはどのような仕組みで構成されているのか?

ネットワークの基礎を1から学習したい方(=ネットワークエンジニアを目指す方)は、以下の書籍が非常におすすめ。

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インターネットのプロトコルTCP/IP入門書の決定版!

日常生活で例えた説明や豊富な図解付きでIT初心者でも分かりやすく理解することができます。

ただし、ページ数も多くさくっと手軽に読める内容ではありません。しかしながら、ネットワークエンジニアを目指す場合、ほぼ全員が一度は読んだことがある書籍なので是非一度読破しておきたい1冊です。

ネットワークエンジニアを目指す方ではなくても、ネットワークの知識がある/なしで今後のキャリアプランに大きく影響します。1度手に取ってみてはいかがでしょうか?

また、システムエンジニアを目指す方や、IT知識を1から身につけたい方は以下のページをご覧ください。

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システムエンジニア向けに「できるエンジニア」になる方法を1から解説しておりますので、是非ご覧ください。

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