PPPとは
PPPは、2台のコンピュータやネットワーク機器を1対1で接続し、データを転送するために設計されたデータリンク層の通信プロトコルのことです。
正式名称をPoint-to-Point Protocolと呼び、主に電話回線やISDN、専用線といったシリアル回線を介した接続で標準的に利用されてきました。異なるメーカーの機器間でも相互運用性を確保できるように設計されており、認証、圧縮、エラー検出といった通信に必要な一連の機能を備えている点が特徴です。
PPPの構成要素と役割
PPPは単一の規格ではなく、主に以下の3つの要素を組み合わせることで、柔軟かつ信頼性の高い通信を実現しています。
1. カプセル化の手法
IPパケットなどの上位層のデータを、PPPフレームという形式に包み込む仕組みです。これにより、複数のネットワーク層プロトコルを同時に同じリンク上で運ぶことが可能になります。
2. リンク制御プロトコル（LCP）
通信路（リンク）の確立、維持、切断を管理します。接続の際に、パケットの最大サイズや認証方式の決定など、通信の基本条件を相手方と交渉し、合意を形成する重要な役割を担います。
3. ネットワーク制御プロトコル（NCP）
リンクが確立された後、IPやIPv6といった個別のネットワーク層プロトコルごとに通信の準備を整えます。例えば、IP通信においてはIPCP（IP Control Protocol）が利用され、IPアドレスの割り当てや設定情報の交換を行います。
PPPの主な機能
PPPが従来のプロトコルと比較して優れている点は、高度な管理機能を標準で備えていることです。
1. ユーザー認証
接続の際にIDとパスワードを用いて利用者の正当性を確認します。主な認証方式として、平文でパスワードを送信するPAPや、ハッシュ値を用いて安全に認証を行うCHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol）がサポートされています。
2. エラー検出
フレームチェックシーケンス（FCS）と呼ばれる符号を付与することで、通信途中にデータが破損していないかを受信側で検証します。
3. 動的なIPアドレス割り当て
接続が確立されるたびに、サーバー側からクライアント側へ動的にIPアドレスを通知できます。これにより、限られたIPアドレス資源を効率的に運用することが可能です。
理論的な転送効率の評価
PPPを利用した通信では、フレームのヘッダーやトレーラといった制御情報が付随するため、実効的なデータ転送効率を考慮する必要があります。
1フレームの全体サイズを
、そのうちPPPヘッダー等のオーバーヘッドを
とすると、純粋なデータ（ペイロード）の割合を示す伝送効率
は、以下の式で近似されます。
特に、小さなサイズのパケットを大量に送受信する場合、このオーバーヘッドの影響が相対的に大きくなり、スループットに影響を及ぼします。
派生規格と現代における位置付け
従来のシリアル通信からブロードバンド時代へと移行する中で、PPPの仕組みをイーサネットやATM上で利用するための派生規格が登場しました。
- PPPoE（PPP over Ethernet）：イーサネット上でPPPの認証機能や管理機能を利用する規格で、主に光回線（FTTH）やADSLの接続サービスで広く採用されています。
- PPPoA（PPP over ATM）：ATMネットワーク上でPPPを利用する規格で、一部の海外のブロードバンド環境等で用いられました。
現代のインターネットインフラにおいて、純粋なPPP接続が物理層として利用される場面は減少していますが、認証やセッション管理という観点でのPPPの設計思想は、PPPoEなどの技術を通じて今なお通信インフラの根幹を支えています。
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