第9話 ネットワークの構成要素
まえがき
どうもです。サーバーやDBについての話題が多くなっていますが、今回はネットワークについて振り返り、構成要素を復習してみたいと思います。
以前、ファイル転送の際にTCP/IPについてまとめたことがありますが、ネットワークはITに関わる上で基礎中の基礎です。今回は、その構成要素を整理してみます。
今回まとめる項目
前提知識（パケット、OSI参照モデル）
・パケット
データ通信の基本単位です。「フレーム」も似た意味で使われます。
通信ではデータを小さな単位（パケット）に分けて転送し、これをパケット交換と呼びます。
・OSI参照モデル
OSI参照モデルは、ネットワーク通信を7つの階層に分けて整理した国際標準規格です。
それぞれの層にプロトコルや機器の役割があります。
＜OSI参照モデルの7階層＞
1．物理層
データを電気信号や光信号に変換して物理的に伝送します。
例: LANケーブル、光ファイバー、ハブ
2．データリンク層
同じネットワーク内での通信を管理します。エラーチェックやフレーム（データ単位）の送受信を行います。
3．ネットワーク層
異なるネットワーク間のルーティングを管理します。IPアドレスを使ってデータを転送します。
例: IP（Internet Protocol）、ルーター
4．トランスポート層
データの信頼性を確保します（パケットの順序、再送など）。アプリケーション間の通信をサポートします。
5．セッション層
通信セッション（接続）の開始、維持、終了を管理します。
6．プレゼンテーション層
データ形式の変換、暗号化、圧縮を行います。
7．アプリケーション層
ユーザーが利用するアプリケーションにネットワークサービスを提供します。
では、本題へ。
ネットワークインターフェース
コンピュータやスマホをネットワークに接続するためのインターフェースです。
NIC（Network Interface Card）として存在し、各デバイスに搭載されています。
MACアドレスはインターフェースごとに一意で、製造者識別情報によって管理されます。主に物理層で通信を届ける際に使用されます。
リピーター
リピーターは物理層の装置で、電気信号や光信号を中継・増幅します。
例えば、ケーブル上の信号を受信し、増幅や波形整形をして再送します。
よく聞く「ハブ」という用語は、スイッチングハブ（L2スイッチ）を指すことが多いです。
ブリッジ/レイヤ2スイッチ
L2スイッチと呼ばれることもあります。
フレームが入ってくると、宛先MACアドレスを確認し、適切なポートにデータを転送します。これにより、物理層からデータリンク層までの通信を実現します。
有線LANで使用される多くのハブは、このL2スイッチに該当します。
ブリッジ/レイヤ3スイッチ
L3スイッチは、L2スイッチにルーターの機能を加えたものです。
パケットの宛先IPアドレスを見て適切なポートへ転送します。これによりネットワーク層の通信をサポートします。
イーサネット間やイーサネットと無線LANの接続にも利用されます。
レイヤ4/7スイッチ
トランスポート層からアプリケーション層までを担当します。
通信内容を分析し、特定の処理（例: 負荷分散）を行います。
L4スイッチ: TCP/UDPを確認し、適切なサーバーやポートに通信を振り分けます。
L7スイッチ: URLやアプリケーション情報を基に、適切なサーバーに振り分けます。
ゲートウェイ
異なるネットワーク間のデータをやり取りする中継装置です。プロトコルやデータ形式の変換も行います。
例: LANとWANの接続
デフォルトゲートウェイ: ネットワーク内のデバイスが外部ネットワークに通信する際に利用する中継地点。
まとめ
ネットワークの構成要素をまとめました。特にルーター、スイッチ、ゲートウェイの違いは初学者には混乱しやすい部分ですが、整理して理解できてよかったです。。
今回の知識をもとに、自宅のネットワーク構成を確認してみます。
では、今回はこのあたりで。。
お読みいただきありがとうございました。
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