ネットワーク プロトコルは、ネットワーク デバイス間の通信に関するルールと規則です。これらのプロトコルは、ネットワークを介してデータを効果的かつ効率的に送信するための手順を定義します。コンピュータ ネットワークにおける主要なネットワーク プロトコルとその機能について見てみましょう。
プロトコルは、ネットワーク内のコンピューター、ルーター、その他のデバイス間の通信を可能にするために不可欠です。プロトコルにより、内部プロセスや設計の違いに関係なく、あるデバイスから送信されたデータが別のデバイスによって解釈および理解できるようになります。
ある都市から別の都市に手紙が送られるところを想像してください。手紙には、宛先住所、返信先住所、そして場所間の移動手段が必要です。同様に、データがネットワーク経由で送信される場合、データはパケットに分割されます。各パケットには、送信元と送信先の IP アドレスなどの情報とともに、送信されるデータが含まれています。これは、手紙の例えのアドレスによく似ています。
TCP/IP は、データ パケットが送信元から送信先まで確実に移動することを保証する一連のプロトコルです。電子メールを送信したり、Web ページを読み込むとき、コンピューターはこれらのプロトコルを使用してデータを送受信します。
TCP/IP モデルは 4 つのレイヤーで構成され、各レイヤーには独自のプロトコル セットがあります。
IP アドレスは、TCP/IP ネットワーク上のデバイスの一意の識別子です。ネットワークは、ネットワーク トラフィックを整理して保護するためにサブネットに分割されます。サブネット化により、ネットワーク管理者は IP ネットワークをより小さなネットワーク セグメントに分割できます。サブネットあたりのホスト数を計算する式は次のとおりです。
\( \textrm{ホストの数} = 2^{(32 - \textrm{サブネットマスクの長さ})} - 2 \)
たとえば、サブネット マスクの長さが 24 ビット (一般的なサブネット マスクは 255.255.255.0) の場合、計算は次のようになります。
\( 2^{(32 - 24)} - 2 = 254 \)
つまり、このサブネットには 254 台のホストが存在する可能性があります。
ドメイン ネーム システム (DNS) は、人間が判読できるドメイン名を、ネットワーク上でコンピュータが互いを識別するために使用する IP アドレスに変換します。ブラウザに Web サイトの URL を入力すると、DNS サーバーにクエリが送信され、そのドメインに対応する IP アドレスが検索され、ブラウザが Web サイトのサーバーに接続できるようになります。
追加のツールなしで実験を行うことは現実的ではありませんが、これらのプロトコルの動作を観察する方法を理解することは有益です。たとえば、ICMP プロトコルを使用して接続をテストするpingや、データが宛先に到達するまでのパスをマップするtracerouteなどのコマンドライン ツールを使用すると、ネットワーク プロトコルの動作に関する洞察が得られます。
インターネットの出現により、データ セキュリティは最重要課題となりました。HTTPS、セキュア シェル (SSH)、トランスポート層セキュリティ (TLS) などのプロトコルは、データ転送用の暗号化と安全なチャネルを提供し、傍受を防止し、データの整合性を確保します。
テクノロジーが進化するにつれ、ネットワーク プロトコルも進化します。最近の開発には、Web ブラウジングの高速化と効率化を目的とした HTTP/2 と HTTP/3 があります。さらに、次世代の IP アドレス指定である IPv6 は、可能な一意のアドレスの数を大幅に増やすことで、IPv4 アドレスの枯渇に対する解決策を提供します。
コンピュータ ネットワークの世界をナビゲートするには、ネットワーク プロトコルを理解することが不可欠です。TCP/IP などの基本的なプロトコルから TLS などのセキュリティ プロトコル、さらに HTTP/3 や IPv6 などの将来の開発まで、ネットワーク プロトコルは、データがネットワーク全体で効率的かつ確実に安全に送信されることを保証します。これらのプロトコルを認識し、理解することで、ネットワーク リソースをより有効に活用し、データのセキュリティを強化できます。
