ネットワーク・インターネットの基本

インターネットは、よくLANとLANがつながった巨大なネットワークといわれます。ルーターで構築されているLANが回線で結びついています。

コマンドプロンプトで、ネットワーク・インターネットのイメージを掴むことができます。

コマンドプロンプトを開いて tracert www.yahoo.co.jp と入力します。

tracert

入力後 しばらく待ちます。

経由

一番上が自分の使用しているルーターです。一番下の目的のサーバーまでどのようにして到達したか表示されます。

途中経由している箇所は、プロバイダや中継地点のルーターになります。ルーターからルーターへパケットが転送されて、目的のサーバーに届いています。

パケットの通り道のことを経路といい、ルーターは、経路表、ルーティングテーブルを参照して経路を選択し、パケットを最終目的地まで中継していきます。

パケットには、最終目的地のIPアドレスが荷札のように付いています。インターネットのルーターとルーターの間は、最終目的地に着くまでは主にMACアドレスによって転送されています。

つまり、インターネットの基本的な要素として、ルーター、IPアドレス、MACアドレスがあげられます。

スター型

ネットワークには、バス型、リング型、スター型があるのですが、現在主流となっているのは、スター型です。

家庭や社内のLANは、スター型になっていると考えます。

スター型

ルーターが基点となっています。インターネットとの出入口、パケットの次の送信先を知っているため、デフォルトゲートウェイともいいます。

AP(アクセスポイント)やハブはLANを分岐する機器です。ネットワークプリンター、NAS(ネットワークディスク)というのは、ネットワークに参加できる機器のことです。

データの送信先が、違うネットワークであるならデータをルーターに渡します。同一ネットワーク内であれば、MACアドレスを使って送信します。

コンピューターは 2進数の世界

コンピューターは 2進数の世界です。そのため、IPアドレスやMACアドレスなどは本来 2進数です。

2進数というのは 具体的にこのようになります。

2進数

5を表現するときに 2進数では101、16では 10000というふうになります。

たとえば IPアドレスは32bit 8bitごとに4つに区切られます。32コの0と1で表現されています。

11000000.10100100.00000001.00000001

しかしながらこれでは 非常に分かりづらいので 10進数で表されます。

192.168.1.1

8bitで表すことができる最大の値は 11111111 つまり 255になります。

IPアドレスやサブネットマスクでの各ブロックの最大の値が255になっているのは、2進数で表すことができる最大値であるからです。

MACアドレスも 2進数で、48bit 48コの0と1です。4bitごと 12コに区切られています。

0000 0000 0000 1101 0000 0010 0110 0110 1011 1001 0111 0010

16進数で表記して短く分かりやすくしています。

00:0D:02:66:B9:72

10進数、2進数、16進数はこのようになります。

10進数と16進数

コンピューターにおける実際の処理は、2進数です。しかし、人が見ても分かりやすいように10進数や16進数で表されています。


基本的な用語

Ethernet

イーサネット。Ethernetは、使われているものがほぼLANケーブルであるため、ほぼLANのことを指します。ルーターやハブのLANポート、パソコンのLANポート、LANケーブルなど、すべて Ethernetという規格です。

Ethernetという統一された規格により、LANを使ったネットワーク・データ送受信などが容易になっています。

100BASE-TX、1000BASE-Tとは転送速度のことで、1000BASE-Tが 1Gbpsに対応したギガビットLAN。ルーター、ハブ、NIC、LANケーブルでは転送速度に関係してきます。

IPアドレス

グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスとがあります。

グローバルIPアドレスはインターネットの中での住所、プライベートIPアドレスは家庭・社内など限られたネットワークでの住所を表します。

ルーター

ネットワークを構成している機器。

一般的には 家庭・社内で使われていますが、インターネット上ではプロバイダやサーバーのあるネットワークでもルーターは必ず存在します。ルーターとルーターが網目状に結びついているのが、インターネットです。

LANで使われるルーターは、ポートが複数付いていますが、これはハブです。そのため、ルーターの機能をOFFにすると、ほとんどのルーターがハブと同じ動作をします。

ルーターは、本来はWAN側とLAN側にひとつずつポートがあります。LAN側のポートがひとつしかないルーターからもそれが分かります。市販されているルーターやプロバイダからレンタルされるルーターというのは、複数台の機器を繋ぐことが想定されているため、予めルーター機能とハブの機能を併せ持っているといえます。

AP

アクセスポイント。無線の電波を発信する機器のこと。ルーター機能があるものを 無線LANルーターともいいます。

無線LANルーターには、ルーター機能をOFFにして使うモードがあります。ブリッジともいいます。

ブリッジというのは、橋という意味です。例えば、異なるネットワークをひとつにしたり、有線のネットワークと無線のネットワークに橋をかけて相互に使えるようにするということになります。ブリッジというのは、現在ハブが担っている機能になります。

すでにルーターや有線のネットワークがある場合は、無線LANルーターをブリッジとして使います。無線LANルーターのルーター機能をOFFにすると、無線での接続が可能であり、かつハブとして動作します。

仮に、すでにルーターが導入されているAという環境において、無線LANルーターを使う場合、ルーター機能をONにしていると、Bという環境になります。

概ね、インターネットなどはできることもありますが、Aの環境にあるパソコンから、Bの環境にあるネットワークプリンターなどへはアクセスできないということがあります。

つまり橋渡しができないため、無線LANルーターのルーター機能をOFFにしてブリッジとして使うということになります。

ハブ

ネットワーク内で LANを分岐する機器。一般的なLANで使われるものは、スイッチングハブといいます。

ネットワーク内に複数のパソコン・機器を接続する際、ルーターのポートが足りない場合に使われます。

MACアドレステーブルを持っており、ポートと接続されているパソコンのMACアドレスを対応させて、主にネットワーク内におけるデータ送受信で使われています。

サーバーとクライアント

サーバーというのは、サービスを提供するコンピューターやアプリケーションをいいます。

インターネットでは、Webサーバーやメールサーバー、家庭・社内ネットワークにおいては、主にデータを保管するファイルサーバーやアプリケーションサーバーなどがあります。

サーバーが、サービスを提供する側であるのに対し、クライアントはサービスを要求する側です。

例えばホームページを閲覧する場合は、クライアントが Webサーバーに情報を要求しています。またメールを受信する際も、クライアントがメールサーバーにメール受信を要求しています。

普段使用しているパソコンは、クライアントPCだと考えることができます。

ホストとノード

ネットワークに接続されている機器を、ホストやノードということがあります。

一般的に、物理的な端末、機器、コンピューター、サーバー、ルーターなどを具体的に指すときが ホスト。ネットワークの構成を図示したり、抽象的に点で示すときにノードという言い方をします。ノードは、節や節点という意味です。

ユニキャストとブロードキャスト

ユニキャストとは、1対1の通信、ブロードキャストとは、1対多の通信。

プライベートIPアドレスのホスト部は 255がブロードキャストアドレスとして予約されているとよくいいますが、このアドレスは、ネットワーク内の端末に1対多で通信を行うときに使われます。

このような通信は、ユーザーが行うというよりも、IPアドレスとMACアドレスの確認を行ったりするために、コンピューターが内部で行っています。

プロトコル

ネットワーク・コンピューターの世界では 一定のルールに基づいて通信が行われています。それがプロトコルと呼ばれるものです。ルール・決まり事という意味になります。

インターネット・ネットワークでは、TCP/IPプロトコルが使われいます。

CSMA/CDとCSMA/CA

有線LANと無線LANでは、通信の方法が少し異なります。

有線LANでは CSMA/CD方式、無線LANでは CSMA/CA方式。ともにネットワーク回線での、データの衝突を回避する通信方式。

CSMA/CDでは、信号の衝突を検出すると、ランダムな待ち時間を入れる。CSMA/CAでは、衝突が起きそうなときは 事前にランダムな待ち時間を入れる。


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