2 情報通信

一般に，プロトコルはプログラムあるいはネットワークのインターフェースで決められる．例えば，2つのプログラムが通信する場合，それぞれの送信/受信データに約束事が決められる．二つのプログラムのインターフェースは，それぞれのデータが担う．

プロトコルをしっかり決めると，入り口と出口を規約通りに作ればよい．中身は設計者の自由にできる．また，他のプログラムのことに関心を払う必要もない．

2つのプログラムが協働して情報の伝達を行うことは，人間同士の会話による情報伝達と似ている．人間同士での会話では，双方が理解できる同じ言語を使って情報伝達を行うのと同様に，コンピューターのプログラム--サーバーとクライアント--も同じ言語で話さなくてはならない．

その言語の仕様みたいなものが，アプリケーションプロトコルである．インターネットでサービスを行うサーバープログラムでは，このプロトコルがきちんと決められている．例えば，WEBの文書はW3Cと言う組織が決めている．クライアント，およびサーバーのプログラムを開発する場合，このプロトコルを守らなくてはならない．守らないプログラムは，どんなに良くてもだれも使わないだろう．

2.1.3 プロトコルと階層

これら，さまざまな方法で通信可能な場合，それぞれに合わせて，コンピューター間の接続方法を決めていては，手間;コストがかかる．たとえば，5種類のケーブル，3種類の通信機器，8種類のソフトウェアーがあると，合計 $5\times3\times8=120$ 種類の接続の組み合わせがある．これでは大変である．また，新しい技術が開発される都度，新たに仕組みを考えなくてはならない．

ネットワークの機能をモジュール化することにより，これらの問題が解決できる．それぞれの階層--ここの例ではケーブル，通信機器，ソフトウェアー--で入り口と出口の規格を決める．要するに，入り口と出口のみを決め，それを守ればどのような機器，ソフトウェアーも使えるようにするのである．コンピューターの通信では，通信の入出力は通信のプロトコルとして決められている．

ネットワークの機能のモジュール化では，OSI参照モデルがよく引き合いに出される．それを表1に示す．ネットワーク必要なものがモジュール化されていることが分かる．上位と下位の層(モジュール)では，データの受けた渡し方法をきちんと決める．

このOSI参照モデルは，各種の試験によく出題される．「物でねーと，せっかくのプレゼントもありがたくない」と覚えるとか []．

**表 1:** OSI参照モデル．役割は，主に文献 [3]から引用．
層(レイヤ)		役割
第7層	アプリケーション層	プログラムのAPI．アプリケーション間のデータのやりとりを行う．
第6層	プレゼンテーション層	データ翻訳/変換．プロセスで扱うデータの型や符号を，共通のものに変換あるいは逆変換する．
第5層	セッション層	通信プログラム同士がデータの送受信を行なうための仮想的な経路(コネクション)の確立や解放を行なう．
第4層	トランスポート層	相手まで確実に効率よくデータを届けるためのデータ圧縮や誤り訂正，再送制御などを行なう．
第3層	ネットワーク層	相手までデータを届けるための通信経路の選択や，通信経路内のアドレスの管理を行なう．
第2層	データ層	通信相手との物理的な通信路を確保し，通信路を流れるデータのエラー検出などを行なう．
第1層	物理層	データを通信回線に送出するための電気的な変換や機械的な作業を受け持つ．ピンの形状やケーブルの特性，LANカードなども第1層で定められる．

2.2 通信の秘密と相手の認証

2.2.1 共通鍵暗号と公開鍵暗号

1975年までの暗号は全て，この共通鍵暗号方式であった．ドイツの有名なエニグマもこの共通鍵方式であった．ただ，複雑かつ頻繁に鍵を変えていたので，なかなか暗号解読ができなかったが，第二次大戦末期には解読していたようである．

暗号化と復号で異なる鍵を使う方法が公開鍵暗号(public key encryption system)である．メッセージを受け取りたい方は，公開鍵を公開する．この鍵は誰でも使うことができる．メッセージ(平文)を送る側は，この公開鍵で暗号化して，暗号化されたメッセージを送る．この暗号化されたメッセージは公開鍵では復号することができない．唯一，復号ができるのは受信者が持っている秘密鍵だけである．

このようなことが技術的に可能なのか?--という疑問が湧くだろう．大きな数の因数分解が困難であることを利用したRSA暗号がこの公開鍵方式となっている．詳細は，省略．興味のある者は調べよ．