コンピュータどうしが通信するときの決まりごとをプロトコルといい、インターネットでは役割の違う多くのプロトコルを、TCP/IP の4つの層に積み重ねて使います。
プロトコルとTCP/IPの4つの層
メーカーもOSも違うPCとサーバが通信できるのは、両方が同じプロトコルに従っているからです。データの形ややり取りの順番が決められています。
インターネットの通信は、役割ごとに4つの層に分けて考えます（TCP/IP 階層モデル）。 上の層は、届け先までの運び方を下の層に任せます。
用途ごとのプロトコルは、下の3つの層に運んでもらって通信します。
TCP/IPの4つの層
アプリケーション層 … Web・メール・ファイル転送など、用途ごとの決まり。HTTP、SMTP、POP3、IMAP、FTP、DNS、DHCP など
トランスポート層 … 届いたデータをどのアプリケーションに渡すか、確実に届けるか。TCP と UDP
インターネット層 … IPアドレスを使って、宛先のコンピュータまで届ける。IP
ネットワークインタフェース層 … ケーブルや電波で、隣の機器まで送る。イーサネット、Wi-Fi
TCP/IP は中心になる TCP と IP を並べた名前で、プロトコルの集まり全体も指します。 Web・メール・ファイル転送のプロトコルは、どれも共通の土台である TCP/IP の上で動きます。 FTP・POP・SMTP は用途ごとの決まりで、その下で基本的な通信の機能を受け持つのが TCP/IP です。
いちばん下の層の代表が、ケーブルでつなぐ有線LANの規格イーサネット（IEEE 802.3）と、電波でつなぐ無線LAN（IEEE 802.11）の呼び名Wi-Fiです。 メッシュWi-Fiは、複数のアクセスポイントが連携して1つのネットワークを作るしくみで、広い家や事務所の隅まで電波を届け、端末をつながりやすいアクセスポイントへ案内します。 アクセスポイントやSSIDそのものは、ネットワーク方式の回（16-1）で扱っています。
IPアドレスとサブネットマスク
IP は、宛先のIPアドレスを見て、データをそのコンピュータまで届けるプロトコルです。 実際に使われている版は IPv4 と IPv6 の2つだけで（IPv5 や IPv8 という版は使われていません）、IPv4 のアドレスは 32 ビット、アドレスの不足を受けて作られた IPv6 のアドレスは 128 ビットです。 IPv4 は「192.168.1.100」のように、8ビットずつ4つに区切って 0〜255 の数で書きます（グローバルとプライベートの違いや DNS は 16-1）。
会社のネットワークは、部署やフロアごとに小さく区切って使います。区切った1つ1つをサブネットといいます。 そのため IPアドレスは、前半のネットワーク部（どのサブネットか）と、後半のホスト部（その中のどのコンピュータか）に分かれます。 その境目を示すのがサブネットマスクです。サブネットマスクも32ビットで、ネットワーク部にあたるビットを 1、ホスト部にあたるビットを 0 にして、1 を先頭から並べます。 サブネットマスクは、IPアドレスの先頭から何ビットをネットワーク部に使うかを決めるものです。 試験の問題文では、ネットワーク部のことを「ネットワークアドレス」と書くこともあります。
マスクの255の部分がネットワーク部、0の部分がホスト部です。
255 は2進数で 11111111（8ビットすべて1）、0 は 00000000 です。 サブネットマスク 255.255.255.0 なら先頭24ビットがネットワーク部で、192.168.1.100 のネットワーク部は 192.168.1、ホスト部は 100 です。 ホスト部が全部 0 のアドレス（192.168.1.0）はサブネットそのものを表すサブネットアドレス、全部 1 のアドレス（192.168.1.255）は、そのサブネットの全員を表すブロードキャストアドレスです。 この2つはコンピュータに割り当てないので、割り当てられる数は 256−2＝254 です。
区切りが8ビットの切れ目でないとき
サブネットマスク 255.255.255.192 で、IPアドレスが 192.168.1.100 のPCを考えます。 前の3つはマスクが 255 なのでそのままネットワーク部です。4つ目だけを2進数にして、マスクの 1 の桁だけを残します。
マスク 192 ＝ 11000000（先頭2ビットが1） アドレス 100 ＝ 01100100 1の桁だけ残す ＝ 01000000 ＝ 64 サブネットアドレス ＝ 192.168.1.64
ホスト部は、マスクが 0 の残り6ビットです。組み合わせの数から、全部0と全部1の2つを引きます。
割り当てられる数 ＝ 2の（ホスト部のビット数）乗 － 2 2の6乗 － 2 ＝ 64 － 2 ＝ 62台 ブロードキャストアドレス ＝ ホスト部（下6ビット）を全部1にする 01111111 ＝ 127 → 192.168.1.127
このサブネットでPCに割り当てられるのは 192.168.1.65〜192.168.1.126 の62個です。 255.255.255.192 は 1 が先頭から26個並ぶので、「192.168.1.64/26」のように/26 と書くこともあります。
サブネットマスクと並べて出されやすいものを1文ずつ。PCを LAN につなぐだけで IPアドレスやサブネットマスクなど TCP/IP の設定を自動で受け取るのは DHCP、 ドメイン名と IPアドレスを対応付けるのは DNS、IPアドレスから同じ LAN の相手の MACアドレスを調べるのは ARP というプロトコルの仕事です。どれもサブネットマスクの役割ではありません。
ブロードキャストとマルチキャスト
宛先を1台に決めて送るのがふつうの通信（ユニキャスト）です。これに対して、ブロードキャストは、ブロードキャストアドレスを宛先にして、同じネットワーク（サブネット）の全員に一度に送ります。 マルチキャストは、受け取ると決めたグループのコンピュータだけに一度に送ります。同じ映像を多くの端末に配るときなどに使われます。
ブロードキャストは同じネットワークの全員へ、マルチキャストは決まったグループだけへ送ります。
ある事務所のサブネットは、サブネットマスクが 255.255.255.240 です。このサブネットで、PCやプリンターに割り当てられる IPアドレスはいくつですか。
× ホスト部の組み合わせの数そのものです。全部0（サブネットアドレス）と全部1（ブロードキャストアドレス）の2つを引いていません。
× サブネットマスクの4つ目の数をそのまま読んでいます。数えるのは、マスクが 0 になっているホスト部のビットです。
○ 正解 14です。
240 は2進数で 11110000 なので、ホスト部は 0 の4ビットです。2の4乗＝16 から、全部0と全部1の2つを引いて 16－2＝14 です。
× ホスト部を5ビットと数えた値（2の5乗－2）です。240＝11110000 の 0 は4個です。
TCP・UDPとポート番号
IP が届けるのは、宛先のコンピュータまでです。ところが1台のサーバでは、メールを受け付ける機能と Web の機能など、複数のアプリケーションが同時に動いています。 届いたデータをどのアプリケーションに渡すかを指定する番号がポート番号で、トランスポート層の TCP や UDP が扱います。 ポート番号は 0〜65535 の数で、よく使うサービスには決まった番号があります（HTTP は 80、HTTPS は 443、SMTP は 25 など）。
IPアドレスで建物（コンピュータ）を、ポート番号で扉（アプリケーション）を指定します。
IPアドレスは「どのコンピュータか」、ポート番号は「そのコンピュータの中のどのアプリケーションか」を指定します。 ホスト名やドメイン名は、コンピュータを名前で表したもので、IPアドレスと同じく「どのコンピュータか」しか表せません。 1台のサーバがメールと Web の両方を提供しているとき、どちらの機能を使うかを指定するのはポート番号です。
トランスポート層には、性格の違う2つのプロトコルがあります。
TCP と UDP
TCP … 通信の前に相手との接続を確立し、届いたかを確かめ、欠けたら送り直し、順番もそろえて渡す。確実さが要る Web・メール・ファイル転送で使う
UDP … 接続の手続きを省いて送る。届いたかの確認も送り直しもしない分、軽くて速い。少し欠けても遅れないことが大事な音声通話やビデオ会議、DNS の問い合わせなどの短いやり取りで多く使う
会議室どうしをつなぐ映像会議のシステムで、映像と音声のデータを送ります。途中で少し欠けても、送り直しを待って遅れるよりはよいという方針です。このデータを運ぶのに向くトランスポート層のプロトコルはどれですか。
× 欠けたデータを送り直して順番をそろえるので確実ですが、その分だけ待ちが生まれます。この方針とは逆です。
× PCに IPアドレスなどの設定を自動で割り当てるアプリケーション層のプロトコルで、映像を運ぶものではありません。
× メールサーバ上のメールを読むためのアプリケーション層のプロトコルです。
○ 正解 UDPです。
届いたかの確認も送り直しもしないので、少し欠けても遅れずに次のデータを流せます。音声通話やビデオ会議に向きます。
Web・ファイル転送・設定の自動割当て
アプリケーション層のおもなプロトコル
HTTP … Webブラウザと Webサーバが、Webページのデータをやり取りする
HTTPS（HTTP over TLS） … HTTP の通信を TLS で暗号化したもの。URL が https:// で始まる
FTP … ネットワークでつながったコンピュータの間で、ファイルを転送する
DHCP … つないだPCに、IPアドレス・サブネットマスク・デフォルトゲートウェイ・DNSサーバのアドレスなど、通信に要る設定を自動で割り当てる
DNS … ドメイン名と IPアドレスを対応付ける
NTP … ネットワークを通じて、コンピュータの時計を正確な時刻に合わせる
ファイルを送るのは FTP、設定を自動で割り当てるのは DHCP、時刻を合わせるのは NTP です。 電子メールを転送するのは、次の節の SMTP です。 TLS がどう暗号化するかは暗号と認証の回（25-1）、DNS のしくみは16-1で扱います。
電子メールのプロトコル
電子メールは、送るときと受け取るときで別のプロトコルを使います。 SMTP は、PCのメールソフトからメールサーバへ送るときと、メールサーバから相手のメールサーバへ転送するときに使います。 相手のメールサーバに届いたメールは、受信者のメールボックスにたまります。受信者がそれを受け取るときに使うのが POP3 と IMAP です。
送る区間はSMTP。受け取るときに、PCに取り込むのがPOP3、サーバに置いたまま見るのがIMAPです。
受け取るときの2つのプロトコル
POP3 … サーバにたまったメールを PC に取り込んで（ダウンロードして）読む。取り込んだらサーバから消すのが基本の使い方（設定でサーバに残すこともできる）で、消すとメールはその PC にしか残らない
IMAP（IMAP4） … メールをサーバ上のメールボックスに置いたまま読み、整理する。サーバ上に複数のフォルダを作って分けられ、PC・スマートフォンなど端末が違っても、同じメールボックスを見られる
送るのは SMTP、受け取るのは POP3 か IMAP。サーバに置いたまま複数の端末から見るなら IMAP です。 送信と受信を入れ替えた組合せ（受信に SMTP、送信に POP3 や IMAP）は誤りです。 なお、WPA は無線LANの暗号化の規格（16-1）、NTP は時刻合わせのプロトコルで、どちらもメールの受信には使いません。
まとめ
この回で持ち帰ること
1. TCP/IP は4つの層。用途ごとのプロトコル（HTTP・SMTP・FTP など）は共通の土台 TCP/IP の上で動く
2. IPv4 は32ビット、IPv6 は128ビット。サブネットマスクは、先頭から何ビットをネットワーク部に使うかを決める
3. 割り当てられる数＝2の（ホスト部のビット数）乗－2。ホスト部が全部0はサブネットアドレス、全部1はブロードキャストアドレス
4. ブロードキャスト＝同じネットワークの全員へ。マルチキャスト＝決まったグループだけへ
5. IPアドレス＝どのコンピュータか、ポート番号＝どのアプリケーションか。TCP は確実、UDP は軽くて速い
6. HTTPS＝TLS で暗号化した HTTP、FTP＝ファイル転送、DHCP＝設定の自動割当て、NTP＝時刻合わせ
7. メールは送信が SMTP、受信が POP3（PC に取り込む）か IMAP（サーバに置いたまま、どの端末からも見る）
この節で解ける公開問題
令和4〜8年度の公開問題のうち、この節の知識で解ける問題は次の7問です。
ポート番号とアプリケーションのプロトコル
教科書の一覧（現行の試験の順）教科書の一覧（新しい試験の順）過去問
Udemy の ITパスポート講座を、受講者数・★評価・口コミで比べたページです（広告を含みます）。
出典：IPA「ITパスポート試験 シラバス（案）Ver0.1」（2026年8月31日）、「ITパスポート試験 シラバス Ver6.5」、 RFC 1122（インターネットの階層）、RFC 791・RFC 8200（IPv4・IPv6）、IANA「IP Version Numbers」、RFC 950（サブネット）、RFC 5771（マルチキャストのアドレス）、RFC 9293（TCP）、RFC 768（UDP）、RFC 6335（ポート番号）、 RFC 9110（HTTP・HTTPS）、RFC 959（FTP）、RFC 2131（DHCP）、RFC 5905（NTP）、RFC 5321（SMTP）、RFC 1939（POP3）、RFC 9051（IMAP）、 Wi-Fi Alliance「Wi-Fi EasyMesh」。 本文の IPアドレスとサブネットマスクの数値は説明のためのもので、練習問題は当サイトが説明のために作ったものです。