コンピュータネットワークとは？基礎知識

コンピュータネットワークとは何ですか？

A コンピュータネットワーク ネットワークとは、相互接続された2台以上のコンピュータがデータを交換し、リソースを共有するグループのことです。接続は銅線ケーブル、光ファイバー、または無線メディアを介して行われ、基盤となるハードウェアとソフトウェアによって、個々のデバイスが機能するネットワークへと変化します。

このチュートリアルでは、コンピュータネットワークの基本的な構成要素、ネットワーク上のホストを識別するための識別子、ネットワークによって可能になる用途、そしてネットワークを構築する前に検討すべきトレードオフについて解説します。

コンピュータネットワークコンポーネント

コンピュータネットワークの主要構成要素を以下に説明する。

スイッチ

スイッチは、キャ​​ンパスや建物内のコンピュータ、プリンタ、その他のデバイスを接続するコントローラとして機能します。スイッチを使用することで、同一ネットワーク上のデバイス同士が通信し、他のネットワークへトラフィックを転送できます。スイッチは、組織全体でプリンタ、ストレージ、アプリケーションを共有する際のコストを削減します。

ルータ

ルーターは複数のネットワークを接続し、多くのデバイスが単一のインターネット接続を共有できるようにします。ルーターはディスパッチャーとして機能し、各パケットの宛先を分析し、最適な経路を選択して、パケットを転送します。

サーバー

サーバーとは、共有プログラム、ファイル、およびネットワークオペレーティングシステムをホストするコンピュータのことです。サーバーは、認証されたすべてのユーザーにネットワークリソースへのアクセス権限を与えます。

取引実績

クライアントとは、ネットワークにアクセスし、サーバーが公開するリソースを利用するユーザーデバイスのことです。クライアントはサーバーにリクエストを送信し、それに対応するレスポンスを受け取ります。

Transmission メディアの方

Transmission メディア（リンク、チャネル、ラインとも呼ばれる）は、デバイス間でデータを伝送する。同軸ケーブル、ツイストペア銅線、光ファイバー、電波などが最も一般的な形態である。

アクセスポイント

アクセスポイントを使用すると、ワイヤレスデバイスをケーブルなしでネットワークに接続できます。これにより、ノートパソコン、スマートフォン、IoTデバイスなどを必要に応じてネットワークに追加できる柔軟性が生まれます。

共有データ

共有データとは、クライアントがネットワーク上でやり取りするあらゆるもの、つまりファイル、印刷ジョブ、電子メール、アプリケーションデータ、構成情報などを指します。

ネットワーク インターフェース カード (NIC)

ネットワークインターフェースカード（NIC）は、データの送受信を行い、ホストとネットワーク間のトラフィックの流れを制御します。接続されているすべてのデバイスには、少なくとも1つのNICが搭載されています。

コミュニティ Operaティングシステム

各パーソナルコンピュータにはローカルオペレーティングシステムが搭載されており、ファイルへのアクセス、ローカルプリンタの操作、および自身のディスクドライブや光学ドライブの使用を可能にする。

ネットワーク Operaティングシステム

ネットワークオペレーティングシステムは、サーバーやその他の共有ホスト上で動作します。ネットワーク全体における通信、認証、およびリソース共有を調整します。

プロトコル

プロトコルとは、2つのデバイスがネットワーク上で相互に通信できるようにするための、文書化された一連の規則のことです。標準的なプロトコルには、IP、TCP、UDP、FTP、HTTP、DNSなどがあります。

ハブ

ハブは、ネットワーク接続を複数のコンピュータに分割する装置です。あるホストがパケットを送信すると、ハブはそのパケットをセグメント上のすべてのデバイスに転送します。ハブは現在ではほとんど使われなくなり、現代のネットワークではスイッチに取って代わられています。

LANケーブル

ローカルエリアネットワーク（LAN）ケーブル（イーサネットケーブルまたはデータケーブルとも呼ばれる）は、ルーターなどインターネットに接続する有線ネットワークに機器を接続するためのケーブルです。

OSI参照モデル

OSI オープンシステム相互接続（Open Systems Interconnection）の略称です。これは、独立したシステム間でデータを交換する方法を定義する7層の参照モデルです。

ネットワーク上の固有識別子

ネットワーク上のすべてのホストとサービスには、それぞれを識別するための名前または番号が必要です。最も一般的な識別子を以下に示します。

ホスト名

ネットワーク上のすべてのデバイスには、ホスト名と呼ばれる人間が読みやすい名前が割り当てられます。ホスト名のおかげで、ユーザーやアプリケーションはIPアドレスを記憶することなく、特定のホストを参照しやすくなります。

IPアドレス

IP（インターネットプロトコル）アドレスとは、ネットワーク上のデバイスを識別するための固有の数値識別子です。IPv4アドレスは32ビット長、IPv6アドレスは128ビット長です。

DNSサーバー

ドメインネームシステム（DNS）は人間にとって分かりやすい URLホスト名とホスト名を、デバイスが互いを見つけるために実際に使用するIPアドレスに変換します。

Macアドレス

MAC（メディアアクセスコントロール）アドレス（物理アドレスとも呼ばれる）は、NICを一意に識別するアドレスです。48ビット長で、通常は12桁の16進数を6バイトに分割して表記します。

ポート

ポートとは、ユーザーやアプリケーションがホスト上の特定のサービスとデータを交換できるようにする論理的なチャネルです。1台のホストで複数のアプリケーションを同時に実行でき、各アプリケーションはリッスンするポート番号によって識別されます。

その他の重要なネットワーク コンポーネント

ARP

ARP アドレス解決プロトコル（Address Resolution Protocol）の略です。IPアドレスをローカルネットワーク上の対応する物理アドレス（MACアドレス）にマッピングします。

ＲＡＲＰ

RARP (Reverse アドレス解決プロトコル）は、これとは逆の動作をします。指定された物理アドレスに対応するIPアドレスを返します。

ファイアウォール

ファイアウォールは、一連のルールに基づいて送受信されるトラフィックをフィルタリングします。これは、内部ネットワークと公共インターネットの間の第一の防御線です。

ゲートウェイ

ゲートウェイとは、ローカルネットワークを他のネットワークに接続し、必要に応じて異なるプロトコル間の変換を行う装置（通常はルーター）のことである。

の用途 Computer Networks

コンピュータネットワークは現代のコラボレーションを可能にする。一般的な用途は以下のとおりである。

• プリンター、スキャナー、ストレージなどの物理的なリソースを共有する。
• 高価なソフトウェアライセンスと中央データベースをチーム間で共有する。
• コンピュータと人々の間で、高速かつ信頼性の高い通信を実現する。
• 交換 データと情報 ユーザーとアプリケーションの間。
• 社内アプリケーション、イントラネット、および顧客向けサービスをホスティングする。

コンピュータネットワークの利点

適切に設計されたネットワークの主な利点は以下のとおりです。

• 複数のコンピュータが同時に情報を送受信できるようにする。
• プリンター、スキャナー、ストレージ、メールの共有を可能にします。
• 拠点間の高速通信を実現します。
• 各拠点でリソースを重複して作成するコストと労力を削減します。
• 集中型バックアップ、監視、およびセキュリティポリシーをサポートします。

コンピュータネットワークのデメリット

ネットワークには、考慮すべきトレードオフも存在する。

• 初期のハードウェアおよびソフトウェアへの投資は、かなりの額になる可能性がある。
• 暗号化、ファイアウォール、多要素認証といった強力なセキュリティ対策がなければ、データは攻撃にさらされる。
• 一部のハードウェア部品は経年劣化するため、定期的に交換する必要があります。
• ネットワークには、継続的な管理、監視、およびパッチ適用が必要です。
• ケーブルの故障、サーバーの障害、インターネットサービスプロバイダ（ISP）の停止などは、ネットワーク全体に影響を及ぼす可能性があります。

の種類 Computer Networks （クイックリファレンス）

以下の表は、初心者が遭遇する可能性のある最も一般的なネットワークの種類をまとめたものです。

タイプ	対象領域	典型的な使用
LAN（ローカルエリアネットワーク）	単一の建物またはキャンパス	オフィスでも自宅でも接続可能。
WAN（ワイドエリアネットワーク）	都市、国、または世界	複数のLANを長距離にわたって接続します。
MAN（メトロポリタンエリアネットワーク）	都市または大規模なキャンパス	大都市圏に点在するオフィス間を結びます。
WLAN（無線LAN）	建物またはフロア	ノートパソコンやモバイル機器向けのWi-Fiアクセス。
PAN（パーソナルエリアネットワーク）	数メートル	個人用デバイス間のBluetoothおよびUSB接続。
VPN（バーチャルプライベートネットワーク）	公共のインターネットを通じて	リモートユーザーをプライベートネットワークに安全に接続します。

よくあるご質問