ネットワークの方式

LAN(Local Area Network)

狭い範囲（オフィスなど）のネットワーク
→ 有線LAN・無線LANで区別

有線LAN

有線でコンピュータ同士を接続
→ （OSI基本参照モデル）　物理層・データリンク層に属する

メジャーな有線LAN：イーサネット（Ethernet）→ IEEE802.3 で規格化
→ イーサネットのアクセス制御方式：CSMA/CD(Carrier Sense　Collision Detection)

＊　ネットワークの通信：データが衝突（コリジョン）
→ 時間をおいて再送信する（接続する端末増 → 通信速度遅）

無線LAN

有線 ❌、電波で通信をするLAN　→ 802.11 で規格化
→ 電波が届く範囲にコンピュータ配置できる
→ 盗聴・情報漏洩の危険性（セキュリティ対策）

Wi-Fi：　無線LAN装置間：相互接続性が保証されるブランド
　→Wi-Fiダイレクト：　2台の端末同士を接続させるモード
ESSID：　無線ネットワークを識別する文字列

＊　CSMA/CA(Collision Avoidance)：　無線LANで使う、アクセス制御方式　→ 衝突回避

WAN(Wide Area Network)

遠く離れたLAN同士を接続するネットワーク

＊　VPN：　公衆回線を専用線のように使う、仮想ネットワーク
　→ セキュリティの確保

モバイル通信サービス

通信事業者の電波　→ スマートフォンでインターネットに接続するサービス
→ SIMカード：端末に入れて通信できるようになる
→ 通信速度：　3G　→ LTE（4G）　→ 5G
→ テザリング：　スマホをアクセスポイントにして、PCなどからインターネットを使う機能

MVNO(Mobile Virtual Network Operater)：　通信事業者の通信網を借りて、自社ブランドで通信サービスを提供する
キャリアアグリゲーション　：　複数の周波数帯を束ねる　→ 無線通信の高速化・安定化を図る
５G　：　第５世代通信システム：「超高速」「超低遅延」「多数同時接続」
IoTネットワーク　：　LPWA(Low Power Wide Area)：低速・広範囲をカバーできるネットワーク
輻輳（ふくそう）：通信急増　→　つながりにくくなる現象

通信プロトコル

【手紙】
・約束事：　切手を貼る / 宛名を書く / ポストに入れる
・その後の流れ（階層）：　回収係　→ 仕分け係　→ 配送係
→ ネットワークにも「約束事」「階層」ある

プロトコル　：　コンピュータ同時がやり取りするための約束事
→ 世界共通のルールに従わないと、ネットワークで通信できない！！
→ 約束事を7階層に分けた

OSI基本参照モデル（アプセトネデブ）

第1層〜第7層まで組み合わせる　→ コンピュータ同士がコミュニケーションできる

階層	名称	内容
第７層	アプリケーション層	どんなサービスを提供するか
第６層	プレゼンテーション層	どんなデータ形式にするか
第５層	セッション層	通信の開始から終了までどう管理するか
第４層	トランスポート層	通信の信頼性を確保するためのルール
第３層	ネットワーク層	異なるネットワーク同士で通信するためのルール
第２層	データリンク層	同じネットワーク内で通信するためのルール(社内/家庭内)
第１層	物理層	物理的にどうつなぐか（0,1 -> 電気信号に変換するルール/ ケーブルの形状に関するルール）

TCP/IP

デファクトスタンダード(事実上の標準)になっているプロトコル
→ OSIの各層と対応

アプリケーション層のプロトコル

プロトコル	説明
HTTP(Hypertext Transfer Protocol)	HTMLコンテンツのやりとり
FTP(File Transfer Protocol)	ファイル転送
TELNET	遠隔地コンピュータにリモートログインして操作
SNMP(Simple Network Management Protocol)	ネットワーク上の構成機器、障害時の情報収集
NTP(Network Time Protocol)	複数コンピュータの時刻を同期
SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)	メールの送信
POP3(Post Office Protocol Version3)	メールサーバー上のメールボックス←メール受信
IMAP4(Internet Message Access Protocol Version4)	メールサーバー上のメールボックス←必要なものだけ受信

＊　SMTP ↔︎ POP
SMTP　: 　葉書を最寄りのポストに投函　→ 相手の郵便ポストへ配送
POP3　：　相手が郵便ポストから葉書を取り出す

トランスポート層のプロトコル

通信の信頼性を確保する方法
→ パケット（通信データを細かくしたもの）をどう運ぶのか

プロトコル	説明	重視	利用先
TCP	通信相手と接続できたか確認 → パケット送信	信頼性	HTTP,FTP,TELNET,SMTP,POP3
UDP	通信相手と接続確認せず、パケット送信	リアルタイム性	DNS,DHCP,NTP

インターネット層のプロトコル

ネットワーク同士でどう通信するかのルール
→　複数のネットワークをつないで、その上をパケットが流れる仕組み

プロトコル	説明
IP(Internet Protocol)	IPアドレス→複数ネットワーク→パケットを相手に届ける
ICMP(Internet Control Message Protocol)	相手との通信状況：メッセージで返す
ARP(Adress Resolution Protocol)	IPアドレス　→　MACアドレス取得

※ RARP（Reverse ARP）：MACアドレス　→　IPアドレス取得
※ ノード
　・ネットワーク分野：ネットワークに接続する機器、ネットワークとネットワークを接続する機器
　・TCP/IPネットワーク：IPアドレスをもつ装置
　

ネットワークインタフェース層のプロトコル

プロトコル	説明
PPP(Point-to-Point Protocol)	2地点間を接続して通信
PPPoE(PPP over Ethernet)	LAN(Ethernet)上でPPPをする

ネットワーク接続機器

パケット

TCP/IPプロトコルを使うネットワーク　→ 通信データをパケットに分けて通信

＊　ネットワーク上に流れるデータ全て：パケット（広義の意味）

データ伝送単位

OSI基本参照モデル　＝　階層ごとに「データ」の呼び方が違う

トランスポート層：セグメント
ネットワーク層：パケット
データリンク層：フレーム

＊　送信時：データが下位層へ行く　→ ヘッダ情報追加
＊　受信時：データが上位層へいく　→ ヘッダ情報削除
＊　各ヘッダ：相手にデータを届けるため、情報を追加

ヘッダ名	追加情報
TCPヘッダ	送信元・宛先：ポート番号
IPヘッダ	送信元・宛先：IPアドレス
MACヘッダ	送信元・宛先：MACアドレス

ネットワーク接続機器(ゲルブリ)

「LAN内」・「LAN同士」・「WANとLAN」接続　する時に使う装置

リピータ

OSI基本参照モデル（物理層）で中継
【端末間】

LAN ケーブル　→ 長くなるほど電圧が弱くなる...
- → データ信号：大きくする　→ 伝送距離のばす
  
  ※ ハブ：分岐して、他の繋がってる機器すべてに信号を送る（常にブロードキャスト）

ブリッジ

OSI基本参照モデル（データリンク層）で中継
【同一 LAN内】
→ フレームの宛先MACアドレス（MACヘッダ）解析　→　適切な場所に中継

＊　MACアドレス：NICに割り振られた世界で一意の物理アドレス
＊　NIC（Network Interface Card）：コンピュータをネットワークに接続するためのカード
→ 役割：データを電気信号に変換　→ ケーブルに流す、受け取る
→ イーサネット：MACアドレス　→ 機器を識別

スイッチングハブ

バフよりも賢い。CPU/メモリが入ったコンピュータ

※ PC「A」＝　PC「C」にデータを送りたいが、「スイッチングハブ」＝どのノードがPC「C」か分からない

全員に同データを送る　＝　ブロードキャスト（たまに）
スイッチングハブに「ポート・MACアドレス」登録される
登録されたら、ブロードキャストすることはない。

※　L2スイッチ：スイッチングハブ機能　＋　VLAN（Virtual LAN）機能　のハブ

ルータ

OSI基本参照モデル（ネットワーク層）で中継
【異なるLAN同士】　【LAN ↔︎ WAN】
→ パケットの宛先IPアドレスを解析　→ 最適な経路へパケット転送（ルーティング）

＊　ブリッジ：MACアドレスが確認できる範囲でのみ有効
→ ネットワーク宛のパケットを中継できない
＊　L3スイッチ：ルーターと同じ機能を持つ

ゲートウェイ

OSI基本参照モデル（トランスポート層以上）で中継
→ LAN同士でプロトコル変換をする
例）　携帯電話の電子メール　　⇆　　【　ゲートウェイ　】　　⇆　　インターネットの電子メール
→ ゲートウェイがプロトコル変換して、やりとりが可能になる

＊　デフォルトゲートウェイ：異なるネットワークを接続する出入り口になる装置
→ 例）　社内LAN → インターネット：接続する装置

IPアドレス

TCP/IPネットワーク上のコンピュータを識別する番号
→　コンピュータの住所
→　２進数32ビットで表現

ドメイン名

人間がもっとわかりやすいように、IPアドレスを文字列に置き換える
例）　192.218.88.180　＝　「独立行政法人情報処理推進機構」のIPアドレス
→ ドメイン名：「www.ipa.go.jp」
（ドメイン名の構成）

（ドメイン名の狭義・広義の意味）

＊　狭義の意味
・ドメイン名：　ネットワークを識別する文字列
・ホスト名：　コンピュータを識別する文字列
→ 「ホスト名」＋「ドメイン名」＝　FQDN（Fully Qualified Domain Name / 完全修飾ドメイン名）と言う

＊　広義の意味
・ドメイン名・ホスト名　＝FQDNとして使う

DNS（Domain Name System）

ドメイン名　↔︎　IPアドレス　＝リンクするシステム
→ 担当者：DNSサーバー

＊　名前解決　：　ドメイン名　→ IPアドレス取得 / IPアドレス名　→ ドメイン名取得

グローバルIPアドレス / プライベートIPアドレス

IPアドレス：2種類

グローバルIPアドレス

インターネットで使うIPアドレス　→ 世界で一意

プライベートIPアドレス

LAN内で使えるIPアドレス → LAN内で一意

DHCP

自動的にIPアドレスを割り当てるプロトコル
→ 担当者：DHCPサーバー

ポート番号

TCP/IP基盤のネットワークではサービスが多数利用できる
→ サービスを支える：TCP/IPの上位層（セッション層以上）で規定されたプロトコルたち
→　どんなプロトコルがどんなサービスを提供しているのか

ポート番号：　IPアドレスのみ→コンピュータ識別可能↔︎コンピュータ内のどのサービス宛てか不明
→ サービス（アプリケーション）を識別する番号（0〜65,535）
（イメージ図）

＊　ウェルノウンポート：　主なプロトコルには、あらかじめポート番号が予約されてる（0~,1023）

＊　ポート番号のイメージ（葉書）
住所　→　相手の家特定（IPアドレス）
宛名　→ 家族の誰か特定（ポート番号）

プロトコル	ポート番号
FTP転送	20
FTP制御	21
HTTP	80
SMTP	25
POP3	110
DNS	53

NAT/NAPT

アドレス変換技術 → ルーターの機能

NAT（Network Adress Translation）

一つのグローバルIPアドレスと一つのプライベートIPアドレスを相互に変換

NAPT（Network Adress Port Translation）　＝　IPマスカレード

一つのグローバルIPアドレスと複数のプライベートIPアドレスを相互に変換

IPアドレスのクラス

IPアドレス　＝　「ネットワーク部」　＋　「ホスト部」

＊　32ビットのIPアドレス　→ ネットワーク部・ホスト部で何ビットずつの構成にするかでクラス分け

クラス	ネットワーク部	ホスト部	接続可能なホスト台数	規模
A	8ビット	24ビット	2²⁴ー2 = 16,777,214台	大規模
B	16ビット	16ビット	2¹⁶ー2 = 65,534台	中規模
C	24ビット	8ビット	2⁸ー2 = 254台	小規模

＊　ホスト台数「−２」
→ すでに予約されたアドレスのため利用できない

　→ ホスト部　「全て０」　＝　ホストが属するネットワークアドレス
　→ ホスト部「全て１」　＝　ブロードキャストアドレス
＊　ネットワーク部の表し方
192. 168. 0. 0 /23
→ /23　＝　上位23ビットがネットワーク部
→ 下位９ビットがホスト部

ブロードキャスト

同じネットワーク内全てのホストに対して、一斉にデータを送信すること

サブネッティング

ホスト部を分割　→ 複数の小さいネットワーク（サブネット）を作ること

サブネットマスク

IPアドレスを「ネットワーク部」「ホスト部」に分けるためのビット列
→ サブネッティングするためには、柔軟に設定できる必要あり
→ ネットワーク部：1/ホスト部：0 で設定

例）　IPアドレス「192.168.1.19」、サブネットマスク「255.255.255.240」
IPアドレス 192 = 110...　→ クラスC
クラスC ＝　ネットワーク部24ビット、ホスト部8ビット　→ サブネットマスク「255.255.255.0」のはず

	10進数	2進数
サブネットマスク	255.255.255.0	11111111｜11111111｜11111111｜00000000
	255.255.255.240	11111111｜11111111｜11111111｜11110000

ホスト部から４ビット間借り
サブネット部：４ビット　/　ホスト部：４ビット
サブネット部：2⁴＝16サブネット　/　ホスト部＝2⁴ー２＝14台
→ 一つのネットワーク＝16サブネット、各サブネット＝14台　管理できる！

ネットワークアドレス（サブネットワークアドレス）の求め方（AND演算）

ホストのIPアドレス　AND サブネットマスク

	10進数	2進数
IPアドレス	192.168.1.19	11000000｜10101000｜00000001｜00010011
サブネットマスク	255.255.255.240	11111111｜11111111｜11111111｜11110000
AND演算
ネットワークアドレス	192.168.1.16	11000000｜10101000｜00000001｜00010000

CIDR（Classless Inter-Domain Routing）

クラス（A/B/C）を取り払う　
→　１ビット単位でネットワーク部・ホスト部を設定

IPv6

今：IPv4(32ビット) → 新規で割り当てられるIPアドレスがない
将来：IPv6(128ビット)
→ IPv4とIPv6の通信＝IPv4パケットの中にIPv6アドレスを入れ込む（トンネリング）

IPsec

TCP/IPネットワークで暗号通信をするためのプロトコル
→ ネットワーク層で動作
→ IPパケットを暗号化
→ IPv6＝標準で組み込まれてる

ネットワーク管理

SDN（Software Defined Networking）：ソフトウェアでネットワーク機器を制御。設定を動的に変更する技術
→ OpenFlow　：①ネットワーク機器内「経路制御機能」「データ転送機能」を論理的に分離
　　　　　　　：②ソフトウェア（コントローラー）で「データ転送機能」を制御するアーキテクチャ

インターネットの応用

URL

Web上で取得したいWebページの情報元を示す

例）　情報処理技術者試験の過去問サイト
https://www.jitec.ipa.go.jp/1_04hanni_sukiru/_index_mondai.html

プロトコル　：　https://
ホスト名　　：　www
ドメイン名　：　jitec.ipa.go.jp
パス名　　　：　/1_04hanni_sukiru/
ファイル名　：　_index_mondai.html

CGI

（Webブラウザ）要求
（Webサーバー）外部プログラムの呼び出し
（Webブラウザ）結果をHTTPを介してWebブラウザに返す

＊　Webページを動的に表示させたい場合に使う

MIME

電子メールの機能を拡張したもの（音声・画像も送信できちゃう）
S/MIME：MIME ＋　暗号化

メールヘッダ

SMTPで送信　→ メール　＋αの情報(メールヘッダ)
（情報の種類）

メールヘッダ	内容
From	メールの送信者
To	メールの送信先
Cc	一つのメール→複数に送る：宛先
Bcc	一つのメール→複数に送る：宛先(ここの部分＝受信者に送信✖️)
Return-Path	メールサーバーが付加するメール送信者
X-Mailer	メール作成時、使ったソフト
Receiver	メールがたどった経路のサーバー

＊　SMTP-AUTH　：　メール送信者を送信サーバーが認証する

回線の計算

通信速度の単位：　bps(bit per second)：1秒ごとに送られるビット数

ネットワーク