Network 概要

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ネットワークとは？

ネットワーク(Network)とは、一般的には「人や物を網のようにつなぐこと」と言える。IT システムの世界では「コンピューター同士を相互接続すること」を意味する。また、「情報が流れる経路」と言い換えてもよいかもしれない。通信回線やケーブルなどを通じてコンピューター同士を接続することで、情報の共有、処理の分散、メッセージの交換などが可能になる。

ネットワークという単語は Net + Work の合成語であり、そのまま直訳すると「網の作業」という意味になる。少し分かりやすく表現すると、「網のように互いに絡み合い、協力して行う作業」と言えるだろう。さらに言えば、「コンピューターが互いに接続された状態でリソースを共有する作業」と言うこともできる。

では、インターネットとは何だろうか。世界中のネットワーク通信網を、一定の通信規約(TCP/IP プロトコル)を通じて通信させる巨大な統合通信網である。

ネットワーク

ネットワークの構成要素

ネットワークは「コンピューター」「ネットワーク機器」「伝送媒体」などで構成される。コンピューターは PC やサーバーなど、アプリケーション(サービス)を提供したり利用したりするものである。ネットワーク機器は「スイッチ」や「ルーター」など、アプリケーションのデータを伝送するためのものである。伝送媒体は、ケーブルや無線電波のようにコンピューターとネットワーク機器を接続するものである。

ネットワークトポロジ

ネットワークトポロジ(Topology)は、さまざまなネットワークの物理的な接続形態であり、ネットワーク内でケーブルにより接続されたコンピューター全体の形を指す。

  • 物理的な構造: メディアで接続されたホストの実際の接続形状。
  • 論理的な構造: ホストがメディアへどのような方式で接続するかによるネットワークの形状。

物理トポロジには 6 つの形態がある。
ネットワークトポロジ

Bus Topology (バス型)

バス型トポロジは、バスと呼ばれる共通配線に各ノードが接続された形態である。すべての機器がバックボーンと呼ばれる中心ケーブルに接続されている。 Ethernet プロトコルもこの形態を使用する。

  • 長所
    • ノードの追加や削除が容易で、特定ノードの障害が他のノードに影響しない。
    • コストが安い。
  • 短所
    • 共通配線の帯域幅を共有するため、ノード数が増えると配線のトラフィックが増加し、ネットワーク性能が低下する。
    • 拡張するには全体を停止させる必要があり、ケーブルに問題が発生すると見つけにくい。

Star Topology (スター型、星型)

見たまま星のような形のトポロジである。中央に各ノードが 100m 以内で接続されている形態である。 各ノードは 1 つのリンクの入出力だけを持つ。

  • 長所
    • 障害の発見が容易で、管理しやすい。
    • ノードに問題が発生しても、ネットワーク全体には影響しない。
    • 中央に接続すればよいため、拡張が非常に容易である。
  • 短所
    • 主ノードに障害が発生すると、ネットワーク全体を使用できなくなる。
    • 管理は簡単だが、必ず中央を経由して転送する必要があるため、ボトルネックが発生する可能性がある。

Ring Topology (リング型)

各ノードが左右の隣接ノードと接続され、円形を構成するリング形態のトポロジである。それぞれがすぐ隣のデバイスと直接接続されている。 データ転送は一方向にのみ可能である。トークンリングもこの形態である。

  • 長所
    • 一方向通信により信号増幅が可能で、距離制約が少ない。
    • 広い空間に設置しやすく、帯域幅も広く使えるという利点がある。
  • 短所
    • ノードの追加や削除が容易ではない。
    • 設置費用が高い。(空間が狭ければ下がる。)

Mesh Topology (メッシュ型)

すべてが互いに接続されている形態のトポロジである。すべてのノードが互いに一対一で接続された網状の形で、多数のノードペアが同時に通信できる。

完全接続型と部分接続型がある。完全接続型ネットワークはスイッチングやブロードキャストを必要としないが、ノードが追加されるたびに接続数が急激に増加する。

n 個のノードに必要な接続数は n(n-1)/2 である。

  • 長所

    • 特定ノードの障害が他のノードに影響せず、回線障害にも柔軟に対応できる。
    • セキュリティも最も堅牢である。

  • 短所

    • 回線構築費用が多くかかり、新しいノードを追加する際に費用負担が発生する。
    • 設置および再調整が難しい。

通信方式

ブロードキャスト、ユニキャスト、マルチキャストの 3 つはいずれも通信方式を指す。

  • ブロードキャスト(BroadCast): 1 つのネットワーク全体に送信メッセージを送る方式である。
  • ユニキャスト(UniCast): 1:1 の通信方式である。
  • マルチキャスト(MultiCast): 送信対象を選んで送信する方式である。

ISP(Internet Service Provider)

  • インターネットサービスプロバイダー。
  • たとえば KT、U+、SK ブロードバンドなどの事業者。