通信プロトコル
プロトコルとは何か
Section titled “プロトコルとは何か”コンピュータ同士がネットワークを通じて通信するには、「どのような形式でデータを送るか」「どのような手順でやり取りするか」をあらかじめ決めておく必要があります。この通信上の約束事をプロトコル（通信プロトコル）と呼びます。
たとえば、人間同士の会話でも「まず挨拶をする」「日本語で話す」「相手の話を聞いてから返事をする」といったルールがあります。プロトコルは、コンピュータ版の「会話のルール」だと考えるとわかりやすいでしょう。
インターネットで使われるプロトコルにはさまざまな種類があり、それぞれ異なる役割を担っています。ここでは、ITパスポート試験で問われる主要なプロトコルを、用途別に整理しながら学んでいきます。
TCP/IP ── インターネットの基盤
Section titled “TCP/IP ── インターネットの基盤”現在のインターネット通信の基盤となっているのがTCP/IPです。TCP/IPは、特定の1つのプロトコルではなく、TCP（Transmission Control Protocol）とIP（Internet Protocol）を中心とした、複数のプロトコルの集まり（プロトコル群）を指します。
Webページの閲覧、電子メールの送受信、ファイルのダウンロードなど、インターネット上のほぼすべての通信は、TCP/IPの仕組みの上で動いています。いわば、インターネットという道路の「交通ルール」のような存在です。
TCP/IPでは、データをパケットと呼ばれる小さな単位に分割して送信します。受信側ではパケットを組み立て直して、もとのデータを復元します。
TCP と UDP の違い
Section titled “TCP と UDP の違い”TCP/IPの中でデータの送受信を担う代表的なプロトコルが、TCPとUDPです。この2つは用途に応じて使い分けられます。
TCP（Transmission Control Protocol）は、信頼性を重視したプロトコルです。データが相手に正しく届いたかを確認しながら通信を行います。もしデータの一部が途中で失われても、再送して確実に届けます。そのため、Webページの表示やメールの送受信など、データの欠落が許されない場面で使われます。
UDP（User Datagram Protocol）は、速度を重視したプロトコルです。データが届いたかどうかの確認は行いません。そのぶん通信のオーバーヘッド（余分な処理）が少なく、高速にデータを送れます。動画のリアルタイム配信や音声通話など、多少データが欠けても速さが求められる場面で使われます。
| 特徴 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 信頼性 | 高い（到達確認・再送あり） | 低い（到達確認なし） |
| 速度 | 比較的遅い | 高速 |
| 用途 | Webページ、メール、ファイル転送 | 動画配信、音声通話、NTP |
試験で出るポイント
Web系のプロトコル ── HTTP と HTTPS
Section titled “Web系のプロトコル ── HTTP と HTTPS”Webページを閲覧するとき、ブラウザとWebサーバの間でやり取りされるプロトコルがHTTP（HyperText Transfer Protocol）です。ブラウザが「このページを見せてください」とリクエストを送り、サーバが「はい、こちらです」とWebページのデータを返す、という手順を定めています。
しかし、HTTPはデータを暗号化せずにそのまま送るため、通信の途中で第三者にデータを盗み見られるリスクがあります。ネットショッピングでクレジットカード番号を入力する場面などでは、これは大きな問題です。
そこで登場したのがHTTP over TLS、一般にHTTPS（HTTP Secure）と呼ばれるプロトコルです。HTTPSは、HTTPの通信にTLS（Transport Layer Security）という暗号化の仕組みを加えたものです。通信内容が暗号化されるため、第三者に盗み見られても内容を読み取ることができません。
現在、多くのWebサイトはHTTPSを採用しています。ブラウザのアドレスバーに鍵マークが表示されていれば、HTTPSで通信していることを示しています。
試験で出るポイント
メール系のプロトコル ── SMTP・POP・IMAP
Section titled “メール系のプロトコル ── SMTP・POP・IMAP”電子メールの送受信には、役割の異なる複数のプロトコルが使われています。
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）は、メールを送信するためのプロトコルです。あなたがメールソフトで「送信」ボタンを押すと、SMTPの手順に従ってメールサーバにメールが送られます。また、メールサーバ同士がメールを転送する際にもSMTPが使われます。
メールを受信するためのプロトコルには、POP（Post Office Protocol）とIMAP（Internet Message Access Protocol）の2種類があります。現在主に使われているのはPOPのバージョン3であるPOP3です。
POP（POP3）は、メールサーバからメールを自分のパソコンにダウンロードして読む方式です。ダウンロード後はサーバからメールが削除されるのが基本的な動作です。そのため、メールを取得したパソコンでしか読めません。
IMAPは、メールをサーバ上に残したまま管理する方式です。メールの本文はサーバに保存されているため、パソコン、スマートフォン、タブレットなど、複数の端末から同じメールボックスにアクセスできます。外出先でスマートフォンで読んだメールを、帰宅後にパソコンでもう一度確認する、といった使い方ができます。
| プロトコル | 役割 | 特徴 |
|---|---|---|
| SMTP | メールの送信 | 送信ボタンを押したときに使われる |
| POP（POP3） | メールの受信（ダウンロード） | PCにダウンロード、サーバから削除が基本 |
| IMAP | メールの受信（サーバ管理） | サーバ上で管理、複数端末からアクセス可能 |
試験で出るポイント
ファイル転送のプロトコル ── FTP
Section titled “ファイル転送のプロトコル ── FTP”FTP（File Transfer Protocol）は、ネットワークを通じてコンピュータ間でファイルを転送するためのプロトコルです。
たとえば、自分が作成したWebページのファイルをWebサーバにアップロードしたり、サーバ上にあるファイルを自分のパソコンにダウンロードしたりするときに使われます。FTPでは、ファイルの「アップロード（送信）」と「ダウンロード（受信）」の両方向の転送が可能です。
ネットワーク管理のプロトコル ── DHCP と NTP
Section titled “ネットワーク管理のプロトコル ── DHCP と NTP”ネットワークを円滑に運用するために、裏方として働くプロトコルもあります。
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）は、ネットワークに接続した機器にIPアドレスを自動的に割り当てるプロトコルです。IPアドレスとは、ネットワーク上の機器を識別するための番号です。
もしDHCPがなければ、パソコンやスマートフォンをネットワークに接続するたびに、IPアドレスを手動で設定しなければなりません。DHCPのおかげで、LANケーブルを差したりWi-Fiに接続したりするだけで、自動的にIPアドレスが割り当てられ、すぐに通信できるようになります。
試験で出るポイント
NTP（Network Time Protocol）は、ネットワークに接続された機器の時刻を正確に合わせるためのプロトコルです。NTPサーバと呼ばれる正確な時刻を持つサーバから時刻情報を取得し、パソコンやサーバなどの内部時計を同期させます。
「時刻を合わせるだけ？」と思うかもしれませんが、ログ（操作記録）の管理やセキュリティ対策では、機器間の時刻がずれていると大きな問題になります。たとえば、不正アクセスの調査で各機器のログの時刻がバラバラだと、事件の時系列を正しく把握できません。NTPは、このような問題を防ぐ重要な役割を担っています。
ポート番号 ── 通信先のアプリケーションを識別する仕組み
Section titled “ポート番号 ── 通信先のアプリケーションを識別する仕組み”1台のコンピュータでは、Webブラウザ、メールソフト、ファイル転送ソフトなど、複数の通信アプリケーションが同時に動いています。では、届いたデータが「どのアプリケーション宛て」なのかは、どうやって区別するのでしょうか。
その役割を果たすのがポート番号です。ポート番号は、0から65535までの数字で、コンピュータ上で動作している通信アプリケーションを識別するために使われます。
マンションに例えると、IPアドレスが「マンションの住所」、ポート番号が「部屋番号」にあたります。住所だけではどの部屋に届ければよいかわかりませんが、部屋番号があれば正確に届けられます。同じように、IPアドレスでコンピュータを特定し、ポート番号でそのコンピュータ上のどのアプリケーションに届けるかを決めるのです。
主要なプロトコルには、あらかじめ決められたポート番号（ウェルノウンポート番号）が割り当てられています。
| プロトコル | ポート番号 | 用途 |
|---|---|---|
| HTTP | 80 | Webページの閲覧 |
| HTTPS | 443 | 暗号化されたWebページの閲覧 |
| SMTP | 25 | メールの送信 |
| POP3 | 110 | メールの受信（ダウンロード） |
| IMAP | 143 | メールの受信（サーバ管理） |
| FTP | 20, 21 | ファイルの転送 |
| NTP | 123 | 時刻の同期 |
| DHCP | 67, 68 | IPアドレスの自動割り当て |
試験で出るポイント
プロトコル一覧のまとめ
Section titled “プロトコル一覧のまとめ”最後に、この章で学んだプロトコルを一覧表で整理します。
| 分類 | プロトコル | 役割 |
|---|---|---|
| 基盤 | TCP/IP | インターネット通信の基盤となるプロトコル群 |
| 基盤 | UDP | 速度重視の通信プロトコル（到達確認なし） |
| Web | HTTP | Webページの送受信 |
| Web | HTTPS（HTTP over TLS） | 暗号化されたWebページの送受信 |
| メール送信 | SMTP | メールの送信・転送 |
| メール受信 | POP（POP3） | メールをダウンロードして受信 |
| メール受信 | IMAP | サーバ上でメールを管理しながら受信 |
| ファイル転送 | FTP | コンピュータ間のファイル転送 |
| 管理 | DHCP | IPアドレスの自動割り当て |
| 管理 | NTP（Network Time Protocol） | ネットワーク機器の時刻同期 |
試験で出るポイント