応用情報技術者試験を勉強しているが、聞いたこともないようなプロトコルが出てきて困る。そのため、それを一覧で以下の通りにまとめた。
OSI（Open Systems Interconnection）参照モデルは、通信ネットワークを 7つの階層 に分けたモデル。各層の役割と代表的なプロトコルは以下の通り。
OSI参照モデルと代表的なプロトコル
| 層 | 役割 | 代表的なプロトコル・技術 |
|---|---|---|
| 第7層: アプリケーション層 | ユーザーとアプリケーションのインターフェース | HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3, IMAP, DNS |
| 第6層: プレゼンテーション層 | データの暗号化、圧縮、エンコード | TLS, SSL, JPEG, GIF, MPEG |
| 第5層: セッション層 | 通信の開始・終了、セッション管理 | NetBIOS, RPC, PPTP |
| 第4層: トランスポート層 | データ転送の制御（信頼性確保） | TCP, UDP, SCTP |
| 第3層: ネットワーク層 | パケット転送、IPアドレス管理 | IP, ICMP, ARP, RIP, OSPF, BGP |
| 第2層: データリンク層 | フレーム転送、MACアドレス管理 | Ethernet, PPP, VLAN, Wi-Fi (IEEE 802.11) |
| 第1層: 物理層 | 物理的な通信媒体 | 光ファイバー, UTP, 無線, Bluetooth |
各層の役割と代表的なプロトコルについては以下の通り。
第7層: アプリケーション層（Application Layer）
役割
アプリケーションがネットワークを利用するためのインターフェースを提供する。Webブラウジングやメール送受信、ファイル転送などを担当。
代表的なプロトコル
| プロトコル | 役割 | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| HTTP/HTTPS（HyperText Transfer Protocol） | Webページの通信 | Webブラウジング |
| DNS（Domain Name System） | ドメイン名→IPアドレス変換 | インターネットの名前解決 |
| SMTP（Simple Mail Transfer Protocol） | メールの送信 | メール送信（Gmail, Outlook） |
| FTP（File Transfer Protocol） | ファイル転送 | サーバーとのファイル交換 |
第6層: プレゼンテーション層（Presentation Layer）
役割
データの変換、暗号化、圧縮を行い、異なるシステム間でデータフォーマットを統一する。
代表的なプロトコルと技術
| プロトコル/技術 | 役割 | 例 |
|---|---|---|
| SSL/TLS | 通信の暗号化 | HTTPS（Webブラウザ） |
| JPEG, PNG, GIF | 画像のエンコード/デコード | Web画像、アプリ |
| MPEG, MP3, AAC | 音声・動画の圧縮 | ストリーミングサービス |
| ASCII, Unicode | 文字エンコードの変換 | 文字コードの統一 |
第5層: セッション層（Session Layer）
役割
通信の開始、管理、終了を担当し、クライアントとサーバー間でセッション（接続）を確立する。
代表的なプロトコル
| プロトコル | 役割 | 例 |
|---|---|---|
| RPC（Remote Procedure Call） | リモートでのプロセス実行 | 分散システム |
| NetBIOS | Windowsのネットワーク通信 | Windowsのファイル共有 |
| PPTP（Point-to-Point Tunneling Protocol） | VPN接続の確立 | VPNサービス |
第4層: トランスポート層（Transport Layer）
役割
トランスポート層は、ネットワークを流れるデータの転送を管理し、通信の信頼性を確保する役割を持つ。データの送信元と受信先の間で適切なデータの分割と再構成を行い、エラー検出や再送制御、フロー制御を担当する。
TCPはコネクション型で信頼性の高い通信を提供し、UDPは軽量で高速なデータ転送を可能にする。SCTPは、マルチストリーム機能を持ち、通信の信頼性を向上させる。
代表的なプロトコル
| プロトコル | 特徴 | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| TCP（Transmission Control Protocol） | 接続型、信頼性あり、データの順序保証 | Webブラウジング、メール送信、ファイル転送 |
| UDP（User Datagram Protocol） | 接続レス、信頼性なし、低遅延 | DNS、VoIP、オンラインゲーム、動画ストリーミング |
| SCTP（Stream Control Transmission Protocol） | マルチストリーム転送、信頼性あり | 電話ネットワーク、VoIP |
第3層: ネットワーク層（Network Layer）
役割
ネットワーク層は、異なるネットワーク間でのデータのルーティングを管理し、IPアドレスを使用してパケットの転送を行う。パケットの経路決定（ルーティング）を担当し、最適な経路を選択する。さらに、アドレス解決（ARP）やエラーメッセージの通知（ICMP）などの機能も含まれる。
| プロトコル | 役割 | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| IP（Internet Protocol） | パケットのルーティング | IPv4, IPv6 |
| ICMP（Internet Control Message Protocol） | エラーメッセージの送信 | Ping（疎通確認） |
| ARP（Address Resolution Protocol） | IPアドレス⇔MACアドレスの変換 | LAN内通信 |
| BGP（Border Gateway Protocol） | インターネットの経路制御 | ISP間のルーティング |
第2層: データリンク層（Data Link Layer）
役割
同じネットワーク（LAN）内でデータを送受信し、MACアドレスを用いて通信を行う。データのエラーチェック（CRCチェック）を行い、スイッチを介してフレーム転送を管理する。
代表的なプロトコル
| プロトコル | 役割 | 例 |
|---|---|---|
| Ethernet（IEEE 802.3） | 有線LAN通信 | 企業や家庭のLAN環境 |
| Wi-Fi（IEEE 802.11） | 無線LAN通信 | スマホ、PCの無線接続 |
| PPP（Point-to-Point Protocol） | ダイヤルアップ接続 | 昔のモデム接続 |
| VLAN（Virtual LAN） | 仮想LANの作成 | 企業ネットワークで利用 |
第1層: 物理層（Physical Layer）
役割
データを電気信号や光信号に変換して伝送する。物理的なハードウェアを制御し、通信速度や電圧レベルを規定する。
代表的な技術
| 技術 | 役割 | 例 |
|---|---|---|
| UTP（Unshielded Twisted Pair） | LANケーブル | CAT5e, CAT6 |
| 光ファイバー（Fiber Optic） | 高速通信 | FTTH（光回線） |
| Bluetooth | 近距離通信 | ワイヤレスイヤホン、マウス |
| 5G, LTE | モバイル通信 | スマホ、タブレット |
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