はじめに

ふとお昼ご飯を食べていたら、モデムとルータが目に入ってきて、

と疑問を持ってしまいましたのでAI君(Claude)と人力ブラウザ検索で学んだことを共有します。

※ タイトルは鬼滅の刃の半天狗調で書いてます。

全体像

AI君に画像出力してもらったら分かりやすかったので、そのまま貼ります。

この記事では、画像の左側半分 => 右側半分を解説というか、学んだことの共有をしていきたいと思います。

特に非エンジニアの方はWi-Fi = インターネットのような言葉の使い方をしています。
しかし、これは正しくないです。

Wi-Fiはあくまでも、端末とルーターの間を無線(電波)でつなぐ技術であり、LANケーブルの代わりに過ぎません。
端的には有線でPC接続をしている時のLANケーブルが電波になっただけってことですね。

また、全体像でお示しした画像からも分かるとおり家の中限定です。
(最近のルータは高性能なので、家の外まで電波飛んでっちゃってますが、家の中限定です)

ルータとモデムの違いは、ズバリ一言で電波を飛ばせるかどうか？です。
電波を飛ばせればルータ、そうじゃなければモデムになります。

また、全体像の画像からも分かる通り、モデムを経由しないと
プライベートIP <=> グローバルIPの変換が行われないため家庭内の領域から出られません。

諸々の違いは以下の表にまとめました！！

項目	ルーター	モデム
主な役割	複数端末をまとめてモデムへ中継する。また、NAT的なやつでプライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスに変換してくれる	家庭内の信号(LAN)と回線事業者の信号(WAN)を相互変換する装置
Wi-Fi(電波)	飛ばせる(Wi-Fi機能付きが多い)	飛ばせない(単体では無線機能なし)
複数端末の同時接続	対応(LANポート複数、Wi-Fiで多数接続可)	非対応(基本的にLANポートは1つ)
接続位置	端末 ⇔ モデムの間	家庭内 ⇔ 回線事業者(ISP)の間の境界(ゲートウェイ)
一体型の有無	ONU一体型ルーターなど、モデム機能と一体化した製品も存在	同上(ISP貸与機器に多い)

ここまでで前半戦です。次から右半分の解説・学んだこと共有です。

モデムを出た通信は、まず契約しているNTT系, au, ソフトバンクとかの、ISP(インターネットサービスプロバイダ)の設備に入ります。

そこからさらに、世界中のネットワークを繋ぐバックボーンと呼ばれる大容量回線網を経由します。
バックボーンの正体は、海底ケーブルや大陸間を結ぶ光ファイバー網です。

「クラウド」という抽象的な呼び方をされがちですが、実態は思いのほか物理的なインフラなんですね。

海底ケーブルが物理的に損傷すると、その回線を利用していた通信全体に影響が出ることもあるみたいです。

バックボーンネットワークで画像検索すると

参考: インターネットを支えるバックボーンの仕組みとエリア間のコスト体系の傾向とは

こんな画像が見つかります。
まさに蜘蛛の糸みたいですよね！！
(World Wide Webとはよく言ったものですね。)

ISPプロバイダを出てインターネットへ接続されたら、

DNSと呼ばれる名前解決システム(example.comをIPアドレスに変換するシステム)へ問い合わせを行います。

DNSの所在は主に2パターンあります。(どちらもインターネット上にあります)

パターン	説明
ISPが用意しているDNS	ISPのネットワーク内にあり、比較的近くて速い
パブリックDNS(8.8.8.8など)	Googleなどが用意した、インターネットの先にあるDNS

ここでちょっと話がそれますが、意外にもブラウザがDNSにアクセスするのではなく、OSがDNSへアクセスするという点です。

PCやスマホのOSには、DNSに問い合わせを投げるだけの窓口であるスタブリゾルバというプログラムが組み込まれています。

やってることは、DNSへの問い合わせリクエストを送って戻ってきたらブラウザ(アプリ)に渡すということをやっているらしいです。

DNSでIPアドレスが分かってもリソースを取得できるわけはないため、

実際にページが表示されるまでには、以下の階層を経由します。

HTTPS
 └─ HTTP    (実際の会話: リクエスト/レスポンス)
     └─ TLS (暗号化の層。HTTPSの場合のみ)
         └─ TCP(土台となるセッションの確立)

それぞれのプロトコルの役割をまとめると以下になります。

プロトコル	役割
TCP	IPアドレス宛に接続(セッション)を確立する
TLS/SSL	接続の上で暗号化の鍵交換を行う(HTTPSのSの部分)
HTTP	暗号化された通信路の中で実際のやり取りを行う(こいつがリソースの取得を行っている)

TCPだけの通信は暗号化されていないため、経路の途中で盗聴されるとパスワードなどが漏れる恐れがあります。

そこにTLSという暗号化層を挟むことで、中身を見られても解読できないようにしているのがHTTPSです。

また、1つのWebページを表示するのに、この一連のやり取りは1回で終わりません。

HTMLを取得した後、その中に書かれた画像・CSS・JSなどをそれぞれ個別に取得する必要があるため、裏では何十回もの通信が発生しています。

改めてWi-Fi/インターネットについて調べてみましたが、まだまだ知らないことが多いなぁと思いました。
自分の勉強不足感を噛み締めつつ、日々精進していこうと思います。

最後に鬼滅の刃の好きなセリフ置いときます。