TCP・IP超初心者入門（LANからインターネットまで）

業務でネットワーク関連を扱うため、LANから別のネットワークに所属するLANにデータが送れる仕組みについてまとめていきます。改善点やもっと良くする部分があればコメント是非よろしくお願いします！！！

LANとWANについて

LAN:ネットワークの技術的な最小単位。

• 一箇所にあるケーブルで直接結ばれたコンピュータ間でのネットワーク
• ネットワーク管理者がLANに接続するコンピュータを全て把握し、使用するソフトウェアも管理している

WAN:複数のLANを統合させることでより大きなネットワークを形成したもの
インターネット：不特定多数の組織内ネットワークを結合したもの

• 通信事業者が管理するアクセス回線としての通信網、プロバイダのネットワークなど管理体系が異なるネットワークを経由する

異なるネットワーク同士では、一般にルーターを用いて接続する。ルーターではLAN・インターネット（ネットワーク間での通信）に用いられます。LANと繋がっているルーターは、プロバイダのネットワーク側のルーターと通信回線（アクセス回線・専用回線）を介して接続する。

コンピュータとルーターとの間のやりとり

LANの通信（コンピュータとルーターとの間の通信）ではTCP・IPとLANの通信プロトコルが組み合わさったものを利用する。LANの通信プロトコルは、物理層とデータリンク層です。

ルーターとルーターとのやりとり

LAN通信間を結ぶ通信回線（専用回線など）の通信となる。アクセス回線では、TCP・IPと専用回線などの通信プロトコルを組み合わせたものを利用する。

つまりそれぞれの場合で異なる通信プロトコルを利用する。

ネットワークの種類と違い

自宅のPCから通信を行うネットワークは、以下の４種類が代表的である。

• インターネット：自宅のネットワークからプロバイダを経由して接続。組織内のLANからプロバイダのアクセスポイントに接続するための回線(データの通り道)にアクセス回線を利用する（FTTH:光ファイバーなど）
  プロバイダ：自分の使っている回線をインターネットに繋げてくれる業者,ISP
  アクセス回線：自宅とプロバイダを繋ぐ回線
• 専用回線：通信事業者からリース（賃貸）し、専用にすることで高速・プライベートに使用できる（セキュリティが高い）
• 広域ネットワーク：LANの通信プロトコル（イーサーネット）を使ったネットワーク（LAN同士をLANと同じ仕組みで結びるしくみ）
• IP-VPN：通信事業者が提供するIPネットワーク。事業者のVPN接続装置（ルーター）にLANを接続する

これらのネットワークの違い

　インターネットにはネットワーク全体を管理する者はいない。インターネットではプロバイダはそれぞれの独自の企業であるためプロバイダごとにそれぞれの管理体系のもとでインターネット接続ワービスを運営している。統一的な管理体系のもとでサービスを提供している訳ではないため他のプロバイダでのネットワーク上で生じることについて感知できない。つまり伝送中のデータが損傷してもプロバイダが対処できない。そのためTCP・IPでは、送り出す側・受け取る側が協働して対処する仕組みになっている。
　しかし他の方法だとそ　れぞれのサービス事業者がネットワーク全体を管理している。他にも専用回線とインターネットとの違いとして専用回線では、両端で1対1の接続で組織内のネットワークの数が増えると、使用する専用回線の本数を増やす必要がある。しかしインターネットを利用すると、セキュリティや品質面では問題があるが、1つのネットワーク間通信網で複数の組織内ネットワークが接続できる。

イーサーネットのフレーム構造

イーサーネットフレーム：イーサーネット規格に従って通信するデータ。一気にデータを送るとLAN内を占有してしまうため、細切れにして送る。
LANの通信のプロトコル（物理層・データリンク層）を使い、以下は、その図解したものになります。
MACアドレス：インターネット上で使われるIPアドレスとは異なり、NICのようなLANに接続するためのコンピュータ内に装着する装置の一つ一つに製造時に付けられたコードです。

　データを伝送する際は、送信側と受信側が認識している必要がある。そこで送信側がデータを送るタイミングで、受信側が受信しなくてはいけない。そこで正しくタイミングを合わすために同期信号を用いる。

イーサーネットの伝送制御方式(CSMA/CD)

　イーサーネットLANでは、2台以上のコンピューターが全く同時にフレームを送る場合がある。物理的に一つの伝送路に複数の信号が同時に流れると衝突を起こして正常に情報が送れない場合がある。そこでその問題を防ぐためにCSMA/CD方式(媒体アクセス制御)を用いる。

データを送る際

1. LANのフレーム上でデータが流れていないか確認し、流れていない場合データを流す。
2. 流れている場合は、ランダムな時間待機し、再度確認。その後流れていない時にデータを流す。
3. 何度確認してもデータを流せない場合は、エラー処理となる。

データが同時に送り衝突した際

1. 同時にデータが送られたことが検出されたら、妨害信号（ジャム信号）が送られる。
2. それ以降の信号を送るのを止める
3. ランダムな時間が経過後再度データを送る

以上の方法により物理的に一つの伝送路を複数のコンピュータが利用できるようになっている。次にLAN通信プロトコルは大きく２つに区分される。

• 物理層
  　接続する通信ケーブル（ストレートケーブル・クロスケーブルなど）によって規定（接続形態・伝送速度・ケーブルの最大長など）が変わる
• データリンク層
  　物理層の違いに関係なく、ネットワーク層（３層）に与える影響は、一定
  データリンク層は、物理層に対応する部分とネットワーク層に対応する部分で別れている。
  • 物理層に対応する部分を媒体アクセス制御（MAC）
    　LANの通信プロトコルの中核
    　データの送信した順番やデータリンク層のフレーム構造などを規定
  • ネットワーク層に対応する部分を論理制御リンク（LLC）
    　 それぞれの媒体アクセス制御とネットワーク層の間を仲介する部分
    媒体アクセス制御が異なっていても共通
    
    よってLAN内のプロトコルについてまとめました。次にプロバイダのルーターからルータまでのプロトコルをまとめていきます。このルーター間では、LANの通信プロトコルを使用しておらず、専用回線であるPPPを使用します。PPPは、2点間を一対一の通信する際のプロトコルとして用います。
    

参考文献

[アクセス回線について]
https://wa3.i-3-i.info/word12319.html（わわわIT用語辞典）
[通信の「同期」が重要なワケ]
(https://thinkit.co.jp/story/2015/04/17/5793)