ネットワークの基本知識（エンジニア必修）

TCP/IPなどのネットワークプロトコル

書籍では必ずといっていいほどOSI7階層モデルが説明させているが、机上で理解できる優秀な方はネットワークの基本が書かれた本を熟読したらいい。
筆者はどうもOSIとか階層モデル（何とかレイヤー・何々層）とか苦手であり、概念を習得できたのは業務を通じて体感しTCP/IPなどのネットワークプロトコル全体が何となくわかるようになった後だった。数年費やし、ようやくレイヤー２とレイヤー３を理解した。机上、体感いずれにしてもLANケーブルの基本から順番に学んで挫折せずにルーティングまでたどり着く必要がある。数学で例えると数Ⅰから数Ⅱをしっかり理解した後で、積分などを学習した時のようにだ。
なので、昔の自分に教えるとしたら以下のようになる。ここからが本題だ。

TCP/IP通信の実際

過去にはAppleTalkなども限定的に使われていたが、現在は主流というかメジャーなTCP/IPとして説明を続ける。多くの技術で成り立つネットワーク利用の一例、ホームページ閲覧の場合を説明したい。 大ざっぱではあるが、インターネットを用いた通信はだいたいこのようになっている。

パソコン（Webブラウザ）
　↓　↑
ＬＡＮケーブル（Wi-Fiでもいい）
　↓　↑
ＨＵＢ（無い場合もある）
　↓　↑
ルーター（無線アクセスポイントでもいい）
　↓　↑
インターネット（通信キャリア、プロバイダなど、ルーターなども複雑に絡み合っている）
　↓　↑
ルーター（多段存在する、通信の交通整理をしている）
　↓　↑
ファイアウォール（不審な通信を取り除く検問）
　↓　↑
サーバー（ホームページのコンテンツ）

ここまでの話は、何となくでもわかったとして、この先はネットワーク技術者には避けて通れない、 筆者も苦手だった通信レイヤーの話に触れたい。

ネットワークのレイヤー

ネットワークはレイヤーで理解するのが一般的だ。ネットワークのレイヤーとは、ネットワークの通信プロトコルについて役割の違いで階層分類したものである。ネットワークレイヤーの分類方法には2つのモデルがある。1つは上述のTCP/IPモデル、もう1つはOSI 7階層モデル（OSI参照モデルともいう）だ。

OSI7 階層モデル

OSI 7階層モデルとは、ネットワーク通信を7つのレイヤー（階層）に分けたモデルの一種だ。国際標準化機構（ISO）で策定された。OSIはOpen Systems Interconnectionの略で、7つのレイヤーのうち、どのレイヤーでエラーがあっても、通信はできなくなる。

OSI 7階層モデルのレイヤーは、具体的には下記に分類される。

レイヤー1（物理層）

LANケーブルや電波のこと。コネクタ形状や周波数など、互いに合っていないと全く合わず、かすりもしない。

レイヤー2　データリンク層

MACアドレスに従い次の経由地に届ける、不明な場合はバラまくか廃棄する層。

レイヤー3　ネットワーク層

届け先であるIPアドレスに向かってどのネットワーク経路で届けるかを決める層。

レイヤー4　トランスポート層

データを運ぶ層。TCPやUDPといったプロトコルによって、きちんと届ける方法・手順がある。

レイヤー5　セッション層

データ通信の開始や終了の形式などを規定した層。やりとりの初めと終わりにはきちんとごあいさつが必要ということ。

レイヤー6　プレゼンテーション層

適切な形式に変換したり、文字コードを定義するなど、表現形式を規定する層。アプリを他とつなぐためにみんな（機器）がわかる共通語にする。

レイヤー7　アプリケーション層

ヒューマンインターフェースを担い、頭脳的な役割を果たす層。いわゆる便利なアプリやみんなが使えるさまざまなサービス。
レイヤー１～７を大別すると、レイヤー1～4がネットワークインフラでハードウエアというイメージだ。残りのレイヤー5～7は通信アプリでソフトウエアというイメージになる。レイヤー７はアプリケーションソフトの分野であり、これはWebサイト、ブログ、ゲーム、SNS、コンテンツなどのユーザーインターフェースといった華々しい分野である。

ホームページ閲覧を例に具体的なIT用語を入れると、おのおののレイヤーについて以下のようになる。

レイヤー１（物理層）：LANケーブル（UTP、光ケーブル）、Wi-Fi電波、イーサネット

レイヤー２（データリンク層）：MACアドレス、VLAN、スイッチング、スパニングツリー、QoS、ARP、イーサネット、HUB

レイヤー３（ネットワーク層）：IPアドレス、ルーティング、NAT、アクセスリスト、TCP/IP、ルーター、インターネット、ファイアウォール

レイヤー４（トランスポート層）：NAT、アクセスリスト、TCP、UDP、ICMP、ファイアウォール

レイヤー５（セッション層）：セッション番号（自称）

レイヤー６（プレゼンテーション層）：FTP、TELNET、

レイヤー７（アプリケーション層）：Web、email、SNS、IP電話、パソコン、サーバー

次は、セキュリティの役割と課題について、実用的な内容を説明したい。

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2020/1/31 HCNETビジネス推進グループ担当Y
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