【UAS講義レジュメ】＊
ITパスポート概論Ⅲ 第13回 ネットワーク
UAS受講生には、
このコンテンツと同一内容のレジュメが講義の際に配布されます。
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ITパスポート概論Ⅲ(テクノロジ系)
技術要素(3) ネットワーク-----ネットワーク
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ネットワ－ク
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先行科目である「ITパスポート概論Ⅰ・Ⅱ」や、
この「ITパスポート概論Ⅲ」の中でも、
しきりにネットワークという言葉が登場している。
また、
我々の日常生活の中でも、
ネットワークという言葉を聞く機会が多くなってきた。
今回は、
ITを構成する技術要素の3つ目である、
ネットワークについて学習することになる。
ネットワークとは、
そもそもは網状の組織のことであり、
ある節点と他の節点とを結ぶ経路という、
2つの要素からなる構造を持つものである。
ネットワークを学習する際には、
節点のことをノードといい、
経路のことをリンクという。
一般にネットワークといえば、
コンピュータ・ネットワークを指す場合がほとんどである。
コンピュータ・ネットワークとは、
複数個の互いに独立したコンピュータを、
データ通信を行うための回線である、
通信回線によって結合したネットワークのことである。
なお、
もともと通信とは、
データや情報を伝達することという意味であり、
このようなネットワークが、
現在の高度情報化社会の立役者となっている。
つまり、
お互いに離れた場所にあるコンピュータを連携させて利用することにより、
より効果的な処理や業務を行うことが可能となったのである。
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【１】ネットワークの構成
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１．LANとWAN
同じ事務所や建屋内といった比較的狭い地域において、
コンピュータやプリンタあるいはサーバなどを、
通信回線によって結合したコンピュータ・ネットワークのことを、
ローカル・エリア・ネットワーク(LAN：Local Area Network)という。
LANは、
構内情報通信網などと訳されることもあり、
同軸ケーブルや光ファイバーといった、
ある装置と他の装置とを接続する種々のケーブルを使って、
同一敷地内に設置されている、
各ハードウェア同士を接続するコンピュータ・ネットワークである。
近年では、
伝送路にケーブルを用いた有線通信のみならず、
伝送路に電波や赤外線を用いた無線通信も盛んに行われており、
特に無線通信によるLANは、
無線LANないしはワイヤレスLANなどという。
また、
LANを設置する目的としては、
部署内におけるハードウェアの共同利用が大きな目的である。
処理の形態としては、
分散処理を行うことができるという点において、
業務への信頼性をより高めることができる。
なお、
同軸ケーブルとは、
銅線を用いた通信用ケーブルの一種で、
中心に導体があり、
絶縁体を挟んで、
その周りを外部導体が囲んでいる。
外部から雑音の混入が入りにくいという点が特徴である。
また、
光ファイバーは、
ガラスを極めて細かく加工した繊維でできており、
ファイバーにはもともと繊維という意味がある。
文字や音声などの情報を電気信号に変えて、
適当な通信回線によって伝送する電気通信に対して、
情報を光信号に変えて伝送する通信のことを光通信という。
一般に光通信は、
光ファイバーを用いた光ファイバー通信のことを指し、
電気通信を用いる場合に比べて、
通信が速いなどといった利点があり、
正確な情報を大量に送ることもできる。
LANが一つの施設など、
限られた範囲の中で使用されるネットワークであるのに対して、
広い地域にまたがるネットワークのことを、
ワイド・エリア・ネットワーク(WAN：Wide Area Network)という。
WANは、
広域通信網と訳されることもあり、
一つの区域を越えて、
お互いに遠距離にあるコンピュータ同士を接続する、
コンピュータ・ネットワークのことである。
例えば、
近年の我が国においては、
多くの業種で産業の空洞化が発生していることからも分かるように、
海外の支店や工場と日本国内の本社とを結んだWANが、
さらなる広がりを見せている。
コンピュータ・ネットワークの著しい発達が、
企業の利潤最大化を後押しする結果にはなっているが、
同時に、
日本の経済を暗闇に陥れる結果になっているのかもしれない。
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２．LANのトポロジー
LANの接続形態のことをここではトポロジーと呼ぶ。
一般にトポロジーとは、
空間の位相的性質を研究する位相幾何学のことを指すことが多いが、
コンピュータ・ネットワークにおいては、
LANにおけるノードの接続形態のことを指し、
以下のような接続形態がある。
具体的には(▼資料37)によって説明する。
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スター型ネットワーク；
星型のように装置を接続した方式のLANである。
中心のコンピュータに他の端末が接続されており、
一度中心のコンピュータが停止すると、
LANそれ自体も停止する。
それぞれの端末は、
独立して中心のコンピュータにつながっているので、
回線を敷設する費用が多くかかってしまう。
バス型ネットワーク；
一本の幹線となるケーブルを通して、
そこから回線を分けることで、
複数の装置を接続した方式のLANである。
バスとは、
データをやり取りする場合に使われる共通の信号線のことで、
幹線となるケーブルの終端には、
信号の跳ね返りによるノイズを回避するための終端装置である、
ターミネータと呼ばれる電気抵抗を付ける。
ターミネータとは、
「終わらせるもの」という意味がある。
リング型ネットワーク；
円形に装置を接続した方式のLANである。
その円上に複数の端末を接続していく方式である。
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３．LANの規格
LANの標準規格としてEthernet(イーサネット)がある。
「宇宙を満たして光を伝える」という、
仮想物質のエーテル(ether)がその名の由来であり、
1970年代に米国のゼロックス社が開発したとされ、
現在ではそれがデファクト・スタンダードとなっている。
Ethernetは、
ITの進歩に合わせて、
毎年のように新しい規格が登場しており、
コンピュータ同士をどのようなケーブルを使用して接続し、
どのような信号で通信を行うかを定めている。
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【２】プロトコル
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１．プロトコルと７階層のOSI参照モデル
コンピュータ・ネットワークを介して行われる、
データ通信の実行に必要となる通信規約、
ないしはその全般の決まり事のことを、
プロトコルという。
語意は外交儀礼である。
例えば、
お互いに素性を知らない者同士が、
各々の自分勝手に通信をしても、
通信の相手に理解されることはまずない。
なぜならば、
通信される信号に決まり事や約束がないため、
そうした通信には全く意味がないからである。
しかし、
通信についてのルールを一回でも作成しておけば、
事後にいつでも正しい通信ができるということになる。
そうした手続きがプロトコルなのである。
物理的な接続方法から、
ソフトウェア同士の具体的な通信方法に至るまで、
それぞれの目的に応じて、
以下のように様々なプロトコルがある。
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HTTP(HyperText Transfer Protocol)；
Webでデータをやり取りするためのプロトコルである。
例えば、
WebサーバからWebブラウザへ、
種々のファイルを送信する際などに用いられる。
「http://ameblo.jp/shou-metropolitan/
」は、
このURLに存在するファイル(「浅沼翔太のITパスポート概論」)に対して、
HTTPというプロトコルを使用して接続するという意味である。
URL(Uniform Resource Locator)とは、
インターネット上のどの場所にその情報があるかということと、
その取得方法を指定する記述方式のことであり、
具体的には、
Webブラウザのアドレス欄などに直接入力して、
必要な情報を取り出すことができるので、
Webサイトの指定に用いることが多い。
HTTPS(HyperText Transfer Protocol over SSL)；
HTTPにSSL(Secure Sockets Layer)を実装したプロトコルである。
データを暗号化できる点が特徴であり、
個人情報の漏洩を防ぐことができる。
SSLとは、
米国のネットスケープ社が開発した、
コンピュータ・ネットワークにおいてデータを転送する際に、
セキュリティ機能を付加した仕組みのことである。
FTP(File Transfer Protocol)；
ファイルを転送するためのプロトコルである。
例えば、
種々のファイルをWebサーバにアップロードする際などに使われる。
SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)；
メールサーバ間で電子メールを転送するためのプロトコルである。
例えば、
ユーザが電子メールをメールサーバに送信する際などに使われる。
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コンピュータ・ネットワークにおいては、
それぞれのプロトコルの役割が、
複数の階層に分けられて考えられている。
これから述べるOSI参照モデルについては、
以前にも表面的に触れたことはあったが、
ここで詳しく学習していくことになる。
通信規格の標準化を図るための規格のことを、
開放型システム間相互接続(OSI：Open Systems Interconnection)といい、
ISOによって標準化された、
コンピュータ・ネットワークにおける標準のプロトコルである。
OSIの規格化によって、
今までは困難であった、
異機種のコンピュータないしはネットワーク間での接続を容易にしている。
OSIでは、
システム構成や装置などの個々の事情を省いて、
仮想的な７階層のモデルを設定しており、
各層ごとに体系的にまとまったプロトコルを定めている。
このモデルのことをOSI参照モデルといい、
第１層の物理層から、
第７層のアプリケーション層まであり、
それぞれの階層ごとに役割が異なっている。
上の階層になればなるほど、
人間にとっては理解がしやすいものとなる。
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第１層(レイヤ１)：物理層；
ピンの形状やケーブルの特性といった、
物理的あるいは電気的なインタフェースを規定する。
第２層(レイヤ２)：データリンク層；
送受信のタイミングや物理層で発生したデータ誤りによるエラー制御、
信号の回復などを規定する。
第３層(レイヤ３)：ネットワーク層；
ルーティングや接続の確立などを規定する。
ルーティングとは、
コンピュータ・ネットワークにおいては、
通信相手までデータを届けるため、
適切な経路を選択することであり、
日本語では通信経路選択と訳されることもある。
通信経路内の通信先や送信元アドレスの管理も行う。
第４層(レイヤ４)：トランスポート層；
通信相手まで確実にデータを届けるための諸項目を規定する。
送信データの順序やデータ圧縮または誤り訂正、
再送制御なども実施する。
第５層(レイヤ５)：セッション層；
通信するプログラム同士がデータの送受信を行うため、
その管理や制御について規定する。
第６層(レイヤ６)：プレゼンテーション層；
相互のデータ表現形式の制御や変換を規定する。
データをユーザが理解しやすく変換したり、
通信に適したデータ形式に変換する。
第７層(レイヤ７)：アプリケーション層；
アプリケーション間でやり取りするデータ形式や内容を規定する。
アプリケーションとのインタフェースを定義し、
データ通信を利用した様々なアプリケーションサービスの制御を実施する。
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【３】ネットワークの構成要素
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１．LANの接続装置
一般にLANは、
種々のケーブルと種々の接続装置などから構成されるが、
接続装置には以下のように幾つかの種類がある。
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ゲートウェイ；
コンピュータ・ネットワーク同士を相互に接続する装置のこと。
主にLANとWANの間を中継する装置を指すことが多く、
特定のネットワークとのアクセスを制御するといった、
高度な制御が可能である。
ルータ；
コンピュータ・ネットワーク同士を相互に接続する装置のこと。
送られてきたパケットを、
宛先のネットワークまで中継する機能に特化している。
パケットとは、
もともとは小包という意味であり、
ディジタルなデータを送信する際において、
一定の長さで区切って小分けにしたデータの最小単位のことである。
各パケットには、
宛て先の他にも、
このパケットが全データ中のどの部分かを示す情報も付加されている。
データ通信時にパケットに分割して送信する通信方式をパケット方式と呼び、
回線を占有しないという点で通信の効率が良く、
データ量で通信料金も決めやすいという点から、
パケット方式は、
インターネット接続に適している。
スイッチ；
コンピュータ・ネットワークを接続する際において、
データの宛て先情報を解析することによって、
特定のネットワークや端末に対して、
転送する・転送しないといった制御を行う装置のこと。
ブリッジ；
コンピュータ・ネットワーク同士を相互に接続する装置のこと。
LANを構成する単位のことをセグメントといい、
ブリッジは、
異なる2つのセグメントの間で、
データの転送制御を行う。
ハブ；
コンピュータなどの装置を接続するための集線装置のこと。
また、
コンピュータの配線だけでなく、
プリンタなどのハードウェアを共同利用する際にも利用される。
LANを構築する際には、
ほぼ必ず使用される集線装置である。
ハブという言葉の語源は、
車輪の中心部という意味である。
リピータ；
コンピュータ・ネットワーク内において、
電気信号を中継するための装置のこと。
ケーブル内に流れる電気信号は、
通信の距離が伸びると信号が減衰したり、
波形が劣化したりするため、
劣化した電気信号を補正して増幅する。
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【４】インターネットの仕組み
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１．IPアドレス
世界中に散在しているLANを、
1つのネットワークとして結んだ上位のコンピュータ・ネットワークを、
一般にインターネットと呼んでいる。
世界規模のコンピュータ・ネットワークであり、
「ネットワークのネットワーク」とされることもある。
インターネットの起源は、
米国国防総省の高等研究計画局が、
1960年代末に構築したデータ通信網である、
ARPANET(Advanced Research Projects Agency NETwork)であるとされている。
ARPANETは、
軍事研究用のコンピュータ・ネットワークであったが、
一般の研究者にも利用が認められていたため、
現在のインターネットの基幹技術がここから開発された。
その後は世界各地のコンピュータ・ネットワークが、
次から次へと接続されていったのをきっかけに、
世界的に構築されるようになった。
ちなみに、
ワールド・ワイド・ウェブ(WWW：World Wide Web)とは、
インターネット上で、
ハイパーテキストの共有と閲覧ができる仕組みのことである。
インターネットとWWWは混同されがちではあるが、
以下で述べるように全く別物である。
WWWは、
インターネットよりも遅く、
1990年になってから、
欧州合同素粒子原子核研究機構(CERN)の研究員である、
ティム・バーナース・リーらによって開発された。
インターネットと言えば、
WWWを指すほど一般的な存在となっており、
Webと略されることもある。
Webが蜘蛛の巣という意味なので、
WWWは、
世界中に広がった蜘蛛の巣ということになる。
WWWの基本的なシステムとしては、
データを転送するためのプロトコルであるHTTP、
ハイパーテキストの所在場所を指定するURL、
ハイパーテキストを記述するマークアップ言語であるHTML、
などといった技術から成り立っており、
ハイパーテキストの閲覧には、
Internet Explorerやfirefoxといった、
各種のWebブラウザを用いる。
ちなみに、
ブラウザとは、
英語では「browser」と書き、
本などを興味本位にパラパラめくって、
拾い読みをする者という意味である。
なお、
インターネットで標準的に使用されているプロトコルは、
TCP/IPである。
TCP(Transmission Control Protocol)というプロトコルと、
IP(Internet Protocol)というプロトコルを組み合わせている。
TCP/IPの主な役割として、
IPは、
コンピュータ・ネットワーク内でのデータの配送やデータ誤りの検出を行い、
TCPが、
端末間で送受されるデータの順序制御を行い、
データ誤りが検出された場合などは、
データの再送信を行う。
こうしたプロトコルがある理由としては、
通信の中では各種装置のミス等によって、
データ誤りが必ず発生してしまうからである。
なお、
TCP/IPにおいては、
コンピュータ・ネットワーク、
ないしはコンピュータの識別に使用されるアドレスが、
IPアドレスである。
IPアドレスは、
コンピュータ・ネットワーク上で利用されるIDのようなものであり、
32ビットの数字列で構成されており、
インターネットに接続する場合に必ず必要になる。
実際には、
8ビットずつ4つごとに区切って10進数に置き換えて取り扱う。
IPアドレスの割り当ては世界中に及ぶことになるため、
現在ではその枯渇が心配されている。
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【５】インターネットサービス
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１．電子メールサービス
コンピュータ・ネットワークを利用して、
文書や画像を手紙のようにしてやり取りできるシステムのことを、
電子メールあるいはe-mail、
ないしはeメールまたは単にメールとも呼ばれており、
そのシステムによって交換されるメッセージそのものを指すこともある。
電子メールを受信する側は、
自分の都合のよいときに電子メールを読むことができるという利点がある。
はがきや手紙などによるコミュニケーションを電子的に実現したことで、
相手が不在であっても電話とは異なり、
電子メールを送信して要件を伝えることができるため、
極めて重宝されている。
ここで、
電子メールで頻繁に使われる用語を以下に列挙する。
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メールアドレス；
電子メールを送信する際に、
送り先を指定する文字列のことで、
ユーザごとに異なるメールアドレスが割り当てられている。
区切り記号＠より前については、
とりわけ個人的な情報を示すユーザ名を表しており、
区切り記号＠より後ろについては、
どの組織かを識別することのできるドメイン名を表している。
ドメイン名を見ると、
ユーザがどの組織に属しているのかを知ることができる。
TO；
電子メールを送信する相手のメールアドレスを記入する。
なお、
TOに複数のアドレスを記入すると、
同じ内容のメールが送信され、
受信者全員に、
TOに記入したメールアドレスが通知される。
CC；
電子メールの機能の一つで、
CCに記入したアドレスには、
TOに記入したアドレス宛てと同じ内容のメールが送信される。
BCC；
電子メールの機能の一つで、
BCCに記入したアドレスには、
TOやCCに記入したアドレス宛てと同じ内容のメールが送信されるが、
TOとCCの受信者には、
BCCに記入したアドレスは通知されない。
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電子メールの仕組みは、
まずメールアドレスを宛先に指定して送信すると、
宛て先のプロバイダーのメールサーバに送られる。
受信者は、
自分宛てに届いた電子メールを、
プロバイダーのメールサーバから自分の端末に、
取り込むことで参照できるようになる。
TOやCCに記入したアドレスは、
それぞれお互いに通知されるため、
意図しない相手にメールアドレスが流出してしまう場合があるので、
注意が必要である。
TOやCCの相手にアドレスを通知しないように、
隠しながらそれ以外の宛て先にも同一内容を送りたい場合は、
BCCを使う。
公開されているWebサイトなどに記入されたメールアドレスを入手して、
営利目的のメールや嫌がらせのメールを無差別に大量配信しているメールのことを、
スパムメール(spam mail)という。
また、
電子メールを使って、
特定の分野について情報交換する仕組みを、
メーリングリストという。
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２．Webサイトサービス
Webサイトサービスでは、
インターネット上に公開されているWebページを利用したサービスの総称であり、
以下のようなものが代表的である。
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電子掲示板(BBS)；
参加者が意見やアイデアなどの情報を投稿し、
他人がそれに対して意見などの書き込みを重ねていくことで、
ネットワーク上でコミュニケーションできるWebページのことである。
掲示板を開設し、
管理する人(管理者という)がタイトルやテーマを決め、
参加者が内容に沿って意見や考えを書き込める。
SNS(ソーシャルネットワーキングサービス)；
人と人とのつながりによるコミュニケーションを、
サポートするコミュニティー型のWebサイトである。
友人や知人間のコミュニケーションを円滑にするツールや手段が利用でき、
趣味や嗜好や居住地域・出身校などのつながりを通じて、
新たな人間関係を構築する場を提供する会員制のサービスのこと。
Blog(ブログ)；
個人や数人のグループで運営され、
日々更新される日記風のWebサイトのこと。
その目的は多岐にわたる。
例えば企業のブログでは、
商品の紹介や顧客への情報提供を行うなどの目的で利用され、
個人の場合では、
日記や時事・話題やニュース、
専門性の高いトピックをテーマに意見を表明したり、
他のブログに対する意見を表明して、
ブログを開設している者同士で議論するなどの使い方がされている。
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【６】通信サービス
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１．専用回線
ある特定の区間を接続するために電気通信事業者から借りて利用する通信回線を、
専用回線という。
専用回線では、
帯域(データ転送速度)保証があり、
混雑などによるデータ伝送の遅延がなく、
回線を丸ごと借りるので、
固定料金制となっている。
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２．公衆回線
専用回線に対して、
多くの人が共有する通信回線を公衆回線という。
電気通信事業者と契約し、
利用の都度電話をかけて、
相手を呼び出し接続して利用する。
混雑などでデータ伝送遅延が発生することもある。
料金は固定部分と使った量に応じて従量部分で構成される。
ISDNは、
電話やFAX、
データ通信を統合して扱うディジタル通信網である。
３本のチャネル(論理回線)で構成され、
1本のDチャネルが制御用で、
2本のBチャネルが通信用である。
ADSLは、
電話線を使い高速なデータ通信を行う技術で、
既存の加入電話網で使用している電話線を使って通信をする。
(おわり)