コンピュータネットワークの仕組みとその種類

皆さんの中には、現在使われているコンピュータネットワークがどのように機能するのか、まだよく分からない方もいらっしゃるかもしれません。

そこで、この記事では、コンピュータ ネットワークの仕組みと、知っておく必要があるネットワークの種類について説明します。

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コンピュータネットワーク

コンピュータネットワークは、コンピュータなどの複数の電子機器を接続するシステムです。 ラップトップ、スマートフォン、プリンターなどを相互に接続してデータを共有できます。

簡単に言えば、コンピュータ ネットワークは、コンピュータが対話してデータを交換できるようにする電気通信システムです。

このネットワークはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって形成されます。 2 つ以上のコンピュータが通信またはデータを交換する場合、コンピュータ ネットワークには受信者またはサービス プロバイダーとして機能する部分があります。

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コンピュータネットワークの仕組み

それがどのように機能するかを理解するために、主要なコンポーネントのいくつかと、コンピューター ネットワークがどのように機能するかについて説明します。

ネットワークハードウェア

ハードウェアは、コンピュータ ネットワークを構築するために必要な物理コンポーネントです。主要なネットワーク ハードウェアには次のようなものがあります。

• ルーター: ルーターは、LAN とインターネットなど、複数のネットワークを接続します。ルーターは、ネットワーク間のデータ トラフィックを誘導し、データが正しい宛先に到達することを保証する責任があります。
• スイッチ: スイッチは、ローカル ネットワーク (LAN) 内のデバイスを接続します。スイッチは、ネットワーク上の他のデバイスに影響を与えることなく、宛先デバイスにデータを効率的に送信するように機能します。
• モデム: モデムは、コンピュータからのデジタル信号を、電話回線またはケーブルを介して送信できるアナログ信号に変換し、またその逆も行います。
• ネットワーク ケーブル: イーサネットなどのケーブルは、物理ネットワーク内のデバイスを接続するために使用されます。ケーブルなしでデバイスを接続できるワイヤレス技術 (Wi-Fi) もあります。

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ネットワークプロトコル

ネットワーク プロトコルは、ネットワーク上のデバイス間の通信を管理するルールです。このプロトコルにより、データが正しく送受信されることが保証されます。一般的なネットワーク プロトコルには次のようなものがあります。

• TCP/IP (伝送制御プロトコル/インターネット プロトコル): このプロトコルは、インターネットおよびほとんどのローカル ネットワークの主要な通信標準です。 TCP/IP は、データがどのようにパケットに分割され、送信され、宛先で再組み立てされるかを規制します。
• HTTP/HTTPS (HyperText Transfer Protocol/Secure): このプロトコルは、インターネット経由で Web ページにアクセスし、Web ページを送信するために使用されます。
• FTP (ファイル転送プロトコル): このプロトコルは、ネットワーク上のコンピュータ間でファイルを転送するために使用されます。
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): このプロトコルは、サーバー間で電子メールを送信するために使用されます。

ネットワークトポロジー

ネットワーク トポロジは、ネットワーク内でデバイスを配置して接続する方法です。一般的なトポロジには次のものがあります。

• バス トポロジ: すべてのデバイスは 1 本のメイン ケーブル (バス) に接続されます。データはネットワーク経由で送信されますが、データを受信して処理するのは宛先デバイスだけです。
• スター トポロジ: すべてのデバイスがセンター (ハブまたはスイッチ) に接続されます。データは 1 つのデバイスからハブに送信され、宛先デバイスに転送されます。
• リングトポロジ: デバイスが円状に接続されます。データはリング内を一方向に移動し、宛先に到達するまでデバイスからデバイスに渡されます。
• メッシュ トポロジ: 各デバイスは他のいくつかのデバイスに直接接続されます。これにより、データが宛先に到達するための複数のパスが提供され、冗長性と信頼性が向上します。

IPアドレス（インターネットプロトコルアドレス）

ネットワーク上の各デバイスには、そのデバイスを識別して接続するために使用される一意の IP アドレスがあります。 IP アドレスは静的 (固定) または動的 (変更可能) にすることができます。 IP アドレスには主に 2 つのバージョンがあります。

• IPv4: ドットで区切られた 4 つの数字で構成される 32 ビット形式を使用します (例: 192.168.0.1)。
• IPv6: コロンで区切られた 8 つの 16 進数グループで構成される 128 ビット形式を使用します (例: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)。

DNS (ドメインネームシステム)

DNS 機能は、ブラウザに入力したドメイン名 (www.example.com など) を、ネットワーク上のデバイスが理解できる IP アドレスに変換します。

DNS はインターネットの「電話帳」として機能し、Web サイトのアドレスを数字ではなく名前で覚えやすくします。

コンピュータ ネットワークの仕組みには、通信を可能にしてリソースを共有するために連携するさまざまなコンポーネントとプロセスが含まれます。

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コンピュータネットワークの種類

コンピュータ ネットワークの世界には、特定の特性と機能を備えたさまざまな種類が存在します。一般に、コンピュータ ネットワークは次のようないくつかの主要なカテゴリにグループ化できます。

LAN（ローカルエリアネットワーク）

LAN は、家庭やオフィスなどの限られた環境内でデバイスを接続するデジタル基盤です。

これは、コンピューター、プリンター、その他のデバイスが効率的に通信し、データを共有できるようにするミニ ニューラル ネットワークと考えてください。

MAN (メトロポリタン エリア ネットワーク)

メトロポリタン エリア ネットワーク (MAN) ネットワークは LAN の拡張であり、1 つの都市または複数の近隣都市などのより広いエリアに到達します。

MAN は大都市圏内のさまざまな LAN を接続するブリッジとして機能し、より広範な相互接続とリソース共有を可能にします。

WAN (ワイドエリアネットワーク)

WAN を使用すると、いつでもどこでも人々や情報に接続できるようになります。 WAN のおかげで、私たちは世界中でコラボレーションし、無限の知識にアクセスし、多様なエンターテイメントを楽しむことができます。インターネットは最大の WAN として、私たちの生活と仕事の方法に革命をもたらしました。

PAN (パーソナル エリア ネットワーク)

PAN を使用すると、非常に短い範囲内で個人のデバイスを簡単に接続できます。 PAN のおかげで、数回タップするだけで、ファイルの転送、データの共有、他のデバイスの制御をすばやく行うことができます。

WLAN (ワイヤレス ローカル エリア ネットワーク)

WLAN は、デジタル世界との接続方法に革命をもたらしました。 WLAN を使用すると、ケーブルの邪魔を気にすることなく、自由に移動できます。それとは別に、WLAN を使用すると、ケーブルで到達するのが難しい場所でもネットワークを構築することが容易になります。

VPN (仮想プライベート ネットワーク)

VPN デジタル世界に個人的なボディガードを置くようなものです。 VPN は、インターネットサーフィン時のデータのプライバシーとセキュリティを保護します。 VPN を使用すると、あたかも別の国にいるかのようにインターネットにアクセスでき、より広いコンテンツの世界への扉が開きます。

コンピューター ネットワークの仕組みとその種類を理解することで、それをすべて可能にするテクノロジーをより深く理解できるようになります。

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