ネットワークの基礎［初心者］

はじめに

コンピュータの誕生初期は他のコンピュータと接続できず単体でしか利用できませんでした。この利用形態のことをスタンドアロンと言います。コンピュータの進化につれて、コンピュータ同士がケーブルや電波などで相互に接続し情報をやりとりするようになります。その仕組みの事をコンピュータネットワーク（単にネットワークとも言います）と言います。ではそもそもネットワークとはなんなのか、ネットワークはどのように構成されているのかなど基礎的な事をご紹介させていただきます。

ネットワークとは

ネットワークとはもともと「網、網状」を意味するネット（Net）に作業(Work)という言葉が加わったもので、複数のコンピュータが網状のようにつながれて互いに情報をやり取りすることからそのような名前になりました。ネットワークは「コンピュータ」「ネットワーク機器」「伝送媒体」などで構成されています。

ネットワークの種類

ネットワークはその範囲により種類が分かれています。事業所や家庭など局地的な狭い範囲のネットワークを「LAN」(Local Area Network)と呼びます。一方、企業などで他の地域に点在している各拠点のように遠く離れたLAN同士を接続するネットワークを「WAN」(Wide Are Network)と呼びます。他にも、普段聞きなれた「インターネット」もネットワークの一種になります。インターネットは世界中のネットワークと相互接続できるもので、世界中のLAN同士を接続することになるので広い意味ではWANの一種と言えるでしょう。

データを運ぶ通信路の方式

回線交換方式

回線交換方式はネットワークでつながっている各コンピュータの必要に応じて、交換機が回線の選択を行って通信路を確立させる方式です。この方式は1対1で通信が行われ、通信が始まって終わるまで繋がった状態を維持しその回線を占有するので電話などはこの方式を利用しています。

パケット交換方式

パケット交換方式は通信データを小包を意味する「パケット」という単位に分割し交換機が適切な回線へと送り出すことで通信路を形成する方式です。この方式ですと多対多の通信が可能になるので、WANの構築で拠点間を接続する場合などを除いて、現在のネットワークは基本この方式が用いられています。

ネットワーク通信の仕組み

現実世界でも色々な言語が存在し、日本語しか話せない人に英語で話しかけても通じません。ネットワークも同様にどんなケーブルを使って、どんな形式でデータを送受信するのかなど共通の約束事が定めらています。その約束事のことを「プロトコル」と言います。

プロトコル

プロトコルには様々な種類があり、通信に必要な機能を基本的に以下のような「OSI基本参照モデル」と言われる7階層に分けています。

第7層：アプリケーション層
第6層：プレゼンテーション層
第5層：セッション層
第4層：トランスポート層
第3層：ネットワーク層
第2層：データリンク層
第1層：物理層

第7層：アプリケーション層

第7層のアプリケーション層では、実際にWebブラウザに入れた情報から検索結果を表示したり、メールアドレスに合わせて送信したりと、人間の求める結果をネットワークで処理できるように変換します。通信機能とソフトとの窓口的な役割を果たします。

第6層：プレゼンテーション層

第6層のプレゼンテーション層では、コンピュータ側の表現方法とネットワーク共通の表現方法の変換を行います。文字化けや画像の表示ミスが起こらないように処理したりと異なるコンピュータでも同じ内容を表示できるようにサポートする役割があります。

第5層：セッション層

第5層のセッション層は通信における開始と終了までの手順を決めます。システムを利用するアプリケーション間にセッションを確立し、論理的なサポートをします。

第4層：トランスポート層

第4層のトランスポート層は第3層のネットワーク層からの通信データの誤りを訂正し、送受信されたデータの信頼性を確保します。

第3層：ネットワーク層

第3層のネットワーク層は通信相手が異なるネットワーク間にあってもデータのやり取りを可能にします。現実世界でいう住所のような意味合いを持つ、IPアドレスを元にネットワークを識別しデータを送受信します。この層により別のネットワークとの通信が実現されます。

第2層：データリンク層

第2層のデータリンク層は同一ネットワーク内にある通信相手のコンピュータとのやりとりをサポートします。

第1層：物理層

第1層の物理層はデータを通信回線に送るのに必要な物理的な仕様を規定します。コネクタの形状、ケーブルの種類、通信速度などの物理的な要素を決めます。

おわりに

本記事ではネットワークの用語や仕組みなどの基礎的な部分の説明をしました。他にもいろいろな要素が組み合わさりネットワークは構築されています。気になる方はぜひ調べてネットワークについての理解を深めましょう。