コンピュータのネットワークとは？

コンピュータのネットワークとは何かを説明する。

ネットワークの構成要素やLAN、WANなどのネットワークの種類を説明する。

また、ネットワークの情報のやり取りの仕組みを、プロトコルを通してみていく。「TCP/IP」を例にして、解説。

ネットワークとは

ITシステムの中では、ネットワークとはコンピュータが相互接続された状態のことを指す。

コンピュータネットワークの構成要素

ネットワークは次の三つで構成される。

コンピュータ（パソコン、スマホ、サーバーなど）
ネットワーク機器（ルーター、スイッチ、ハブなど）
伝送媒体（有線LAN（LANケーブル）、無線LAN（WIFI）など）

コンピュータ

コンピュータの種類は普段個人が使っているパソコン（パーソナルコンピュータ）やスマホ、またサービスを提供する側のコンピュータ（サーバー）などが挙げられる。

ネットワーク機器

ネットワーク機器は、データを送るための機器であり、「ハブ」「スイッチ」や「ルーター」などがある。

伝送媒体

コンピュータとネットワーク機器を繋げる役割を果たす。

「LANケーブル」や「無線電波（WIFI）」などがあげられる。

ネットワークの種類

ネットワークの種類は、大きく分けて三つある。

LAN (Local Area Network)
WAN (Wide Area Network)
インターネット

LAN (Local Area Network)

LAN (Local Area Network)は、限られたエリアの中で接続されているネットワーク。

会社内のみで繋がれているネットワーク、学校内のみで繋がれているネットワークなど、繋がれている範囲は限定される。

WAN (Wide Area Network)

WAN (Wide Area Network)は、LANとLANを繋げるためのネットワーク。

例えば本社のLANと支社のLANを繋げるというような時に使える。

LANよりは広範囲のネットワークだが、世界中の全員が使えるわけではなく、アクセスできる人は制限される。

例えば会社の例であれば、本社と支社の人は会社のWANにアクセスできるが、その他の人はアクセスできない。

スマホもWANで繋がれている

スマホでよくみるLTEや4G, 3GといったものもWANの種類に入る。

インターネット

インターネットは世界中のコンピュータを接続するネットワーク。

インターネットを利用するために、ISP（インターネットサービスプロバイダ）と契約することで、インターネットに接続することができる。

ネットワーク内のデータやり取りの仕組み

ネットワークでデータのやり取りをするときは、これまで紹介したコンピュータ、ネットワーク機器、伝送媒体を使い、「プロトコル」というルールに従い、データ送受信を行う。

プロトコルとは

プロトコルはデータのやり取りなど、通信するためのルールのこと。

代表的なプロトコルとして、「TCP / IP」がある。

TCP / IPの全体像

TCP / IPは4層に分けられ、データを送る際は「４→３→２→1層」という順番で送られる。

逆に受け取る時は、「１→２→３→４層」という形でデータを受け取る。

層	TCP/IPモデル	PCでの処理	規格（プロトコル）	主な利用例
4層	アプリケーション層	通信アプリケーションプログラム	HTTPS / FTP / SMTP / POP / SSH / DNSなど	Webサイト閲覧、メールの送受信、ファイル転送など
3層	トランスポート層	OS	TCP	信頼性を重視したデータ送受信
2層	インターネット層	OS	IP	データを指定された場所へ転送
1層	ネットワークインターフェイス層	デバイスドライバ / NIC	Ethernet	LAN

アプリケーション層のプロトコル

HTTPS

HTTPSは「「Hyper Text Transfer Protocol Secure」の略。

ウェブサイトの文字や画像、動画などのデータをサーバーと利用者の端末間でやり取りするときに使われる。

FTP

FTPは「File Transfer Prtocol」の略。

サーバーと利用者の端末間でファイルを送受信するときに使われる。

主にFTPソフトというツールが使われる。

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SMTP/POP

SMTPとPOPはメールの送受信で使われる。

SMTPは「Simple Mail Transfer Protocol」の略で、メールの送信の時のルール。

POPは「Post Office Protocol」の略で、メールの受信の時のルール。

SSH

SSHは「Secure Shell」の略。

ネットワークで接続された機器を安全に遠隔操作するために使われる。

DNS

DNSは「Domain name system」の略。

DNSはドメイン名をIPアドレスに変換する役割を持つ。

IPアドレスに変換する理由は下記に書いた。

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トランスポート層のプロトコル

トランスポート層のプロトコルにはTCPが挙げられる。

TCPは「Transmission Control Protocol」の略。

データを転送するときに使われる。

TCPは転送速度は遅いが、安全性を保ちながらデータを送るという特徴がある。

具体的な役割としては、インターネットで通信する時は必ずデータの送信が成功するわけではないので、TCPがデータ通信に成功した時、届いたことを知らせる仕組みを持っていたり、データ送信に失敗した場合も再送する仕組みなどがある。

インターネット層のプロトコル

インターネット層のプロトコルの代表例にIP（Internet Protocol）がある。

IPは「IPアドレス」を利用し、データを届けるために使われる。

IPの役割は主にデータを届けるための経路を決めるのに使われるので、TCPのような安全性を確保するための機能はない。

ネットワーク・インターフェース層のプロトコル

EthernetプロトコルはLANに使用されるプロトコル。