ネットワークの基礎を学ぶ①

こんにちは、HO-YAです。これまでネットワーク機器についての記事を投稿してきましたが、今回はネットワークの基礎について記事を執筆していきます。

来年あたりにCCNAを受験する予定ですので、その範囲の内容をまとめたものになります。（初学者なので色々と間違いがあるかもしれませんのでご留意ください…)

1.　ネットワークの基礎の基礎

1-1. ネットワークとは

ネットワークとは、一般的にコンピュータをはじめとする複数の機器が接続され、相互に通信できる状態になっているものを指します。ネットワークを構成するパソコン・ルーターなどはノードと呼ばれます。ノードとノードを結ぶ線はリンク、そのリンク上のデータの流れはフローと呼ばれます。

1-2. ネットワークの種類

ネットワークは大きくLAN・WANに分類されます。

①LAN（Local Area Network)
家庭・企業など１つの建物・施設の範囲で利用されているネットワークです。アパートや学校のWi-Fiなどが身近でしょうか。

②WAN（Wide Area Network）
離れたLANとLANを繋ぐネットワークになります。日本でWANの整備を行っているのはNTTをはじめとする通信事業者であり、通信事業者の整備した光回線を経由して、遠く離れた地域と通信ができるようになっています。

③インターネット
世界中のコンピュータなどの情報機器を接続するネットワーク。回線を整備する通信事業者に加え、インターネットサービスプロバイダを介して接続します。

1-3. ネットワークトポロジ

端末・ネットワーク機器の接続方法をネットワークトポロジと呼びます。
直線のバス型・円状のリング型・集線装置に集まるスター型などがあります。加えて、ノード間をそれぞれ接続するメッシュ型も存在し、すべてのノードが互いに接続しているのはフルメッシュ・部分的に接続する場合は部分メッシュと呼ばれます。

1-4. 通信方式

通信方式にも種類がありますので、用語だけ紹介します。

ユニキャスト　特定の宛先にのみデータを送信する
マルチキャスト　特定のグループにデータを送信する
ブロードキャスト　全体にデータを送信する。

2.　OSI参照モデル

続いて、階層化の概念であるOSI参照モデルについてです。

2-1. OSI参照モデルとは

OSI参照モデルとは、ISO（国際標準化機構）によって定められたコンピュータの通信機能を7階層の構造に分割し定義したものです。

引用：https://www.hitachi-ite.co.jp/column/20.html

ただ、現在ではTCP/IPモデルがデファクトスタンダード（業界で広く定着して標準となった）となっているため、OSIプロトコルは実際には利用されていません。しかし概念としてはいまだに重要なものとなっています。

2-2. 各層の役割

アプリケーション層
ユーザが利用するアプリケーション間での通信を規定。
WEBブラウザであればHTTP、ファイルであればFTPといった形。
プレゼンテーション層
通信する際の文字コードといったデータの表現形式に関する規定。
UTF-8、JISなど
セッション層
通信が開始してから終了するまでのことをセッションと呼び、このセッションの確立や終了を規定する。TLSなど。
トランスポート層
ノード間の通信の制御に関する規定。TCP/IPなど。
ネットワーク層
エンドツーエンド（送信元から送信先）の通信に関する規定。IPv4など。
データリンク層
直接接続されたノード間の通信に関する規定。Wi-FI、Ethernetなど。
物理層
データを電気信号に変換するなど、物理的な接続に関する規定。

※「ア・プ・セ・ト・ネ・デ・ブ」で覚えるのが有名

上の階層から下の階層にデータが渡されていき、情報が付加される。
この情報をヘッダと呼び、新たなヘッダを付与することをカプセル化、
逆に受信側が受け取った際にヘッダを外す行為を非カプセル化と呼ぶ。

2-3. PDUとペイロード

各層で扱う通信データの単位はPDU（Protocol Data Unit）と呼ばれる。トランスポート層の通信データはセグメント、ネットワーク層の通信データはパケット、データリンク層の通信データはフレームと呼ばれる。

3.　TCP/IPモデル

3-1. TCP/IPとは

TCP/IPは現在インターネットで利用されている通信プロトコル群のことで、TCP（Transmission Control Protocol）とIP（Internet Protocol）で形成される。TCP/IPモデルをOSI参照モデルと比較すると以下の図のようになる。基本的に役割はOSI参照モデルの該当部分とあまり変わりません。

3-2. TCP/UDP

TCP・・・データの信頼性を保証するプロトコル
HTTP・SMTP・FTPなどで利用されている。
UDP・・・通信速度を優先させるプロトコル
リアルタイムの通信アプリケーションに用いられる。（SNMP・DNS)

3-3. IP

IPはネットワーク上でPCやルータなどの場所を特定するためのプロトコルです。IPアドレスを利用して、宛先までデータを配送する役割を担います。

今回はここまでとなります。次回はEthernetから学んでいきます。