コンピュータネットワーク
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2026/07/19 18:20 UTC 版)
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| オペレーティングシステム |
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コンピュータネットワーク（英: computer network）は、複数のコンピュータを接続する通信技術や通信インフラ、または接続されたシステム全体を指す。各種組織内部の自家用ネットワーク、組織間を接続した業界ネットワーク、全世界的なインターネット等、様々な規模と態様のものがある。
分類の方法
各種のコンピュータネットワークを論じるに当たり、分類の軸となる観点として次のようなものがある。
- 通信規格の伝送距離による分類
- コンピューターの種類によるネットワークの分類
- 具体的なコンピュータネットワークの事案
本項ではこれらの観点から順に整理する。
通信規格の伝送距離による分類
コンピュータネットワークの分類法の一つとして通信規格の種類によって分類する手法がある。それらを列挙すると多数の通信方式・規格があるが、取りまとめの軸として最大でどれくらいの距離の間を接続できるかを示す最大伝送距離を用いると見通しよく整理できる。この観点ではLocal Area Network (LAN)、Wide Area Network (WAN)等の種類がある。これらの分類は厳密なものではなく、その時々の通信規格とそれに基づく製品により大よその目安とされる分類である。
Personal Area Network (PAN)
Personal Area Network (PAN) は、個人の持つコンピュータ機器間の通信を行うネットワークである。例えば、プリンター、ファクシミリ、電話、携帯情報端末 (PDA)、走査（スキャン）などが接続される。PANの典型的な大きさは、せいぜい半径5m程度である。
PANの物理的接続にはUSB[1]やFireWireが使われる。無線PAN (WPAN) もあり、IrDAやBluetoothが接続に使われる。
Local Area Network (LAN)
Local Area Network (LAN) はオフィス、ビル、個人の住宅などおおよその伝送距離が数百mで、単一の建物の範囲をカバーするネットワークである。現在では、イーサネット系の通信規格が幅広く利用されているが、伝送距離が数十kmに拡大されることで後述のCAN、MAN等にも同系の技術が用いられる用になっている。
右図は典型的な図書館のコンピュータネットワークである。図書館には有線や無線のLANがあり、各種機器（プリンターやサーバ）を相互接続すると共に、インターネットにも接続している。図書館員用のコンピュータ（黄緑部分）はカラープリンターが使え、貸し出し記録にアクセスでき、学術ネットワークとインターネットにもアクセスできる。利用者用コンピュータはインターネットと図書目録にアクセスできる。ワークグループ毎にローカルなプリンターが接続されている。これらプリンタは他のワークグループからはアクセスできない。接続する線の色はサブネットを表しており、各相互接続機器は異なるサブネットを接続しているため、ネットワーク層（第3層）で動作する必要がある。図書館員向けにVoIPネットワークも構築されている。
| コンピュータネットワーク の種類 |
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Campus Area Network (CAN)
Campus Area Network (CAN) は数ha程度の大学キャンパスや大規模工場内等で敷地内をカバーするネットワークである。キャンパスネットワークとも呼ぶ。
複数のLANを相互接続したネットワークであり、大学のキャンパス、工場、軍の基地などといった、近接する複数の建物の範囲をカバーする（遠隔地にあるLANの相互接続はCANではない）。キャンパスネットワークとも呼ぶ。通常ではそのキャンパス（敷地・構内）を管理する組織がCANのすべてのネットワークの管理を行う自家用ネットワークである。
古くは同軸ケーブル・ツイストペアケーブルによる銅線ケーブル系LANが到達距離100mであったところをFDDI（リング長最大500m）で結ぶ事例がよく見られたが、その後イーサネット系の100Base-FX、1000Base-SX、LX等の光ファイバ系LANで銅線ケーブル系LANを相互接続するように延長する事例が多くなり、カバー範囲が2km～数十kmまで拡大された。一般にツイストペアケーブルによるLANは相対的に安価で実装密度が高く、光ファイバ系LANは逆に相対的に高価で実装密度が低いためこの様な構成が採用される。
Metropolitan Area Network (MAN)
Metropolitan Area Network (MAN) は概ね都市や市町村の広い範囲をカバーするネットワークである。ネットワーク構成に関する事情はCANと同様だが、その範囲を同一敷地内からより広い範囲に広げたものである。
都市内に分散する事業所をまとめて管理主体が一括で管理する自家用ネットワークであることが多いが、場合によっては複数の管理主体のネットワークを相互接続する場合もある。
同一の敷地の範囲を超えたネットワークでMANとして扱う場合にポイントとなるのが、電気通信事業者の通信サービスを利用せずに自衛設備でネットワークが構成される点である。これらの通信ではダークファイバー・ドライカッパーで借り受けた光ファイバー・ケーブル等に伝送装置を接続して使用するか、光伝送装置を用意する等の自営で通信設備を構築したものをMANとする。
Wide Area Network (WAN)
Wide Area Network (WAN)は通信距離の制限がなく長距離を接続可能なネットワーク技術である。国内の全国、国際で広がる事業所を接続することができる。 伝送路の建設の可能性の点で電気通信事業者のサービスを利用することが前提となる。
Global Area Network (GAN)
Global Area Network (GAN) は、いくつかの団体が定義しようとしている概念であり、まだ広く認知された定義は存在しない。一般に GAN は多数の無線LANアクセスポイントや通信衛星などを使って、移動体通信を広範囲に行うことを意味する。この場合に課題となっているのは、利用者があるアクセスポイントから別のアクセスポイントの通信範囲に移動したときにシームレスに通信を継続する方法である。IEEE Project 802 では、それによって地球規模の連続な無線LAN環境を構築しようとしている[2]。インマルサットは衛星を使った Broadband Global Area Network (BGAN) とされている。
IEEE が検討しているのは、物理層とデータリンク層である。Mobile IP はネットワーク層の技術であり、IETF が開発した。こちらはネットワーク媒体を問わず、移動してもコネクションを維持し続ける技術である。
コンピューターの種類によるネットワークの分類
コンピュータネットワークを構成するコンピューター製品の種類により使用される通信プロトコルの体系に種類がある。これらの内代表的なものを挙げる。
- インターネット
- AppleTalk
- Netware
- メインフレームコンピューター
インターネットについては別途章を設けて解説する。ここではNetwareとメインフレームコンピューターを取り上げる。
Appletalk
詳しくはAppleTalkを参照。
Netware
詳しくはIPX/SPXを参照。
メインフレームコンピューター
メインフレームコンピューターの始まりは1950年代のUNIVACのUNIVAC Iとされているが、通信機能に関する体系的な整理が行われたのは1974年のIBMによるSNAの開発である。SNAで導入された通信機能の階層（レイヤ）別の体系化は後のOSI参照モデルの策定につながった。SNAはIBMの規格・仕様であるが、競合の富士通には類似の通信プロトコル体系としてFNA、日立にはHNAが存在した。
詳細についてはSNAを参照。
インターネット
詳しくはインターネットを参照。
インターネットワーク
インターネットワークとは、OSI参照モデルの第3層（ネットワーク層）で動作する機器（ルーターなど）でネットワークを相互接続すること、あるいはそのように相互接続されたネットワークを指す。また、企業や団体や政府などのネットワーク間の相互接続を指す場合もある。
現在ではインターネットワークとして Internet Protocol を用いた相互接続が多くを占めている。インターネットワークは、誰が管理し、誰が参加しているかという観点で次の3つに分類される。
- イントラネット
- エクストラネット
- インターネット
イントラネットとエクストラネットは、インターネットとの接続を持つかどうかは決まっていない（定義に関係ない）。インターネットと接続される場合、イントラネットやエクストラネットはインターネット側からの正しい認証なしのアクセスを拒否するのが一般的である。
イントラネット
イントラネットは、単一の管理主体によって管理されているインターネットワーク（複数のネットワークを相互接続したもの）である。一般に外部に対して閉じており、特定のユーザーしかアクセスできない。企業内のネットワークがこれに当たる。
エクストラネット
エクストラネットは、複数のイントラネットを相互接続したインターネットワークである。イントラネットは小規模であれば単一のLANに相当することもあるが、エクストラネットは単一のLANでは構築できない。
インターネット
地球上の多数の政府、学界、公共、私用のネットワークを相互接続したインターネットワーク。アメリカ国防総省のARPAが開発したARPANETが母体となっている。World Wide Web の基盤でもあり、他のインターネットワークと区別するため、欧米では 'I' を大文字にして "Internet" と記される。
インターネット上のIPアドレスは、地域インターネットレジストリが管理している。サービスプロバイダや大企業はボーダ・ゲートウェイ・プロトコル (BGP) を通してアドレス範囲の到達可能性についての情報を交換している。
接続方法による分類
コンピュータネットワークは、個々の機器をネットワークに物理的に接続している技術によっても分類できる。それは、光ファイバー、イーサネット、無線LAN、HomePNA、電力線搬送通信などである。
イーサネットでは機器接続に物理的な配線を要する。また、関連する機器として、ハブ、スイッチ、ブリッジ、ルーターなどがある。
無線LAN技術は配線なしで機器を接続する。機器は無線通信によって接続される。
物理的なネットワークの規格
プロトコルによる分類
ネットワークで利用されるプロトコル
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ネットワークを構成する機器
ネットワークは様々な機器（ハードウェア）を相互に接続して構成される。接続には一般に何らかの配線が必要であり、ケーブル（カテゴリー5ケーブルなど）が使われることが多い。ほかに無線による接続（IEEE 802.11など）や光ケーブル（光ファイバー）による接続がある。
ネットワークインタフェースカード
ネットワークカード（ネットワークアダプタあるいはNICとも）は、コンピュータをネットワークに接続するためのハードウェアである。ネットワーク媒体への物理的アクセスを提供し、MACアドレスなどを使った低レベルのアドレス指定機構を提供することが多い。コンピュータはネットワークカードを経由してケーブルや無線によって他のコンピュータと相互接続される。
リピータ
リピータは、伝送路上の電子機器の一種で、信号を受信して、それを増幅するなどした上で送出する。これによって、信号はより長い距離まで到達可能となる。
リピータは物理的な信号を扱うものであり、その中身を解釈することはない。従ってOSI参照モデルで言えば、物理層で動作する機器である。単なる電気信号の増幅であるため、エラー訂正も行えない。
ハブ
ハブには複数のポートがある。（スイッチ機能のないハブでは）ひとつのポートにパケットが到着すると、全ポートにそれがコピーされる。パケットをコピーする際に送信先アドレスは変更されず、単にそのままコピーされ全ポートに送出される[3]。
ブリッジ
ブリッジは、OSI参照モデルのデータリンク層（第2層）で、ネットワーク同士を接続する機器である。
ブリッジは、パケットの送信元MACアドレスを見て、MACアドレスとポートの対応関係を学習する。パケットの送信先アドレスが初めて見るものだった場合、そのパケットは送信元ポート以外の全ポートにコピーして転送される。
ブリッジは以下の3種類に分類される。
- ローカルブリッジ: LAN同士を直接接続するもの
- リモートブリッジ: LAN間をWAN接続するブリッジ。WAN側がLAN側より低速な場合は、ルーターが使われることが多い。
- 無線ブリッジ: ルーター機能のない無線LANアクセスポイント
スイッチ
スイッチはマーケティング要素が強い用語であり、ルーターやブリッジ、負荷分散機能のある機器などを包含する。OSI参照モデルの様々な層に対応するスイッチがあり、物理層、データリンク層（スイッチングハブ）、ネットワーク層（レイヤ3スイッチ）、トランスポート層（レイヤ4スイッチ）がある。複数層に同時に対応するスイッチは「多層スイッチ」などと呼ばれる。
「スイッチ」の意味するものが多岐にわたるため、ネットワークを理解しようとしたときにそこで最初に躓くことが多い。特に多層スイッチは、よく理解せずに使いこなすことは困難である。
ルーター
ルーターは、パケットのヘッダ部の情報と転送テーブルを使って、最適の転送経路を判断してデータを転送する機器である。
機能的関連性（ネットワークアーキテクチャ）による分類
別の分類法として、ネットワークによって接続される各要素間の機能的関連性に着目した分類もある。例えば、クライアントサーバモデルや Peer to Peer アーキテクチャやStorage Area Networkなどがある。
ネットワークを利用して構築されるコンピュータシステム
ネットワークトポロジーによる分類
コンピュータネットワークは、リング型、メッシュ型、スター型、バス型、ツリー型、複合型などのネットワーク構成によっても分類される。
ネットワークトポロジーは、ネットワーク内の自律機器が相互の論理関係を見る方法を意味している。すなわち、ネットワークトポロジーはネットワークの物理的構成とは独立している。ネットワークが物理的にはバス状に配置されていたとしても、ハブによって接続されているなら、そのネットワークのトポロジーはバス型というよりもスター型である。そういった意味でネットワークの見た目と操作的特徴は区別される。論理ネットワークのトポロジーは物理配置と同じとは限らない。
ネットワークの階層
一般的なネットワークの階層は、アクセスネットワーク、コアネットワーク、配布ネットワークで構成されている[4]：
アクセス・ネットワーク
アクセスネットワークとは、ユーザーが、家庭やオフィスからパソコンなどでインターネットを利用する場合に、パソコンを直接的に接続する（アクセスする）ネットワーク。具体的には、ユーザー宅からインターネットプロバイダ（ISP）までの間のネットワークのことを指す。
このアクセスネットワークには、以前は公衆電話網やサービス総合デジタル網などが利用されていたが、最近では、より高速化したアクセスネットワークとしてCATVやADSL、FTTHなど有線系のネットワークが広く普及している。また、最近では無線アクセスネットワークとして無線LANあるいはモバイル（3G/3.5G）が普及しており、さらにWiMAXなどもアクセス・ネットワークとして登場しはじめた[5]。
コアネットワーク
コアネットワークとは、ネットワークが通信の中枢として用いる大容量の通信回線のことである。コアネットワークとは「背骨」の意味で、通信を行う際に最も重要となる、いわば回線網の屋台骨であるといえる。
コアネットワークは、主にインターネットサービスプロバイダ (ISP) が他のISPと接続する接続拠点などが相当する。ISPのサーバのような通信容量に耐えることができるように、コアネットワークには光ファイバー回線が採用されている場合が多い。ISPの接続拠点のような大規模なものでなくても、例えば大学内のネットワークで主要な回線の役割りを果たしている通信回線回線などを指してコアネットワークと呼ぶ場合もある。
レンタルサーバ業者などは多くの場合、レンタルサーバ選定の1つの目安として、自社で使用している基幹回線の通信許容量を公開している。インターネットの普及とコンテンツのリッチ化に伴って通信容量は常に増大しているため、各所のコアネットワークはひんぱんに強化されている。
ユーザーのパソコンから相手に送られる送信データは、ADSLやFTTHなどのアクセス・ネットワークを通してこのコアネットワーク（中核ネットワーク）に集められ、処理され、送信先に届けられる。コアネットワークは、大容量のデータを扱うため、基幹通信ネットワーク、あるいはバックボーン・ネットワーク（Backbone Network、人間の背骨のような太いネットワーク）ともいわれる[6]。
配布ネットワーク
配布ネットワークはデータを受け取り、それをユーザーに配送する、相互接続された保管施設と輸送システムのグループである。直接または小売ネットワークを介して、製造業者から最終顧客に製品を届けるのは中間点である。今日の消費者の即時満足社会では、高速で信頼性の高い配布ネットワークが不可欠である[7]。
ネットワークの補助的要素
ネットワークを運用し続け、障害を診断し、問題に対処するには、様々な補助的装備が必要となる。
電力供給など
個々のネットワーク機器には電圧や電流の急変への対策（サージプロテクタ）を設置することがある。例えば、雷サージは機器にダメージを与えるため（場合によっては人間にも危険である）、サージプロテクタで短絡させるなどの対策を施して安全なレベルになるようにする[8]。
さらに、停電に対処するため、無停電電源装置を設置する場合もある。無停電電源装置には、小型のバッテリーから自家発電設備まで様々なものがある。
2台のコンピュータを相互接続した単純なネットワークでも、通信が失敗する要素はいくつか存在する。主な単一故障点は、ネットワークカードとケーブルである。大規模なネットワークでも、注意深く設計しないとネットワークが機能しなくなるような単一故障点が多数潜在することになる。機能し続けることが重要なネットワークでは、単一故障点がないよう設計することが重要である。カーネギーメロン大学の Software Engineering Institute[9]の調査によれば、ネットワークがダウンする主な要因は次の通りである。
機器の監視と診断
ネットワークは、その重要性や運用者のスキルによっては、各種性能測定/診断機器を一時的または永久的に接続する。例えば、企業やISP向けのルーターやブリッジは通信履歴やエラー履歴を保持する機能を持つことが多い。
診断機器の最も単純な形態としては、ネットワーク機器の予備を用意しておくだけである。故障したと思われる機器を予備と置換して障害が解消した場合、その機器に問題があると診断できる。これを洗練させると（コストはかかるが）、予備の機器で故障した機器を自動的に置換する方式になる。RFC 3768に示されている Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) などを使えば、ネットワーク障害をコンピュータから見て透過的にすることができる。
仮想化
Open Networking Foundation（ONF）は、従来のコンピュータや機械をつないだネットワークアーキテクチャの4つの一般的な制限を挙げている：外部ソフトからの操作が許可されて複雑、一貫性のないポリシー、スケーリングできないこと、情報通信企業依存[4]。今後の時代はネットワークを仮想化し、抽象的に考える時代である。つまり、時間の経過とともに、ネットワーク仮想化(NFV)とソフトウェア定義ネットワーク(SDN)は緊密に相互運用され、ネットワーク機器とネットワークベースのリソースを抽象化してプログラムで制御するための幅広い統合ソフトウェアベースのネットワーキングアプローチを提供することになる[4]。
ネットワーク符号化
近年、複数の配送経路を持つネットワーク上で行なわれる通信に対して、全体としての通信容量をうまく増やす技法として「ネットワーク符号化（ネットワークコーディング）」が注目されている。
- トレイシー・ホー、デズモンド・S・ラン：「ネットワークコーディング」、 東京電機大学出版局、 ISBN 978-4-50154830-8 (2010年9月).
- 銭飛：「ネットワーク符号化の基礎：初歩から学ぶネットワークコーディング」、森北出版、 ISBN 978-4-62785241-9 (2015年5月22日).
- 松田崇弘、滝根哲哉：「ネットワークコーディングの技術動向」
- 安永憲司：「研究紹介 ネットワーク符号化」、2008年5月某日
- 井關裕介、沖野浩二、村山立人：「動的システムのためのネットワーク符号化」、第9回情報ネットワーク科学研究会
脚注
出典
- ↑ USBを使ったPANの例として GeneLinkTM がある。 USB Network 2008年2月11日閲覧
- ↑ Mobile Broadband Wireless Access (MBWA)
- ↑ Pountain, Dick (2001年). The New Penguin Dictionary of Computing. New York: Penguin Books. ISBN 0-14-051437-6
- 1 2 3 Stallings, William,. Foundations of modern networking : SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud. Agboma, Florence,, Jelassi, Sofiene,. Indianapolis, Indiana. ISBN 978-0-13-417547-8. OCLC 927715441
- ↑ “アクセス・ネットワークとは何？ Weblio辞書”. www.weblio.jp. 2021年11月23日閲覧。
- ↑ “「コア・ネットワーク」の意味や使い方 Weblio辞書”. www.weblio.jp. 2021年11月23日閲覧。
- ↑ “How Distribution Networks Work” (英語). Investopedia. 2021年11月23日閲覧。
- ↑ Karney, James (2000年). A+ Certification Training Kit, Second Edition. Redmond, Washington: Microsoft Press. ISBN 0-7356-1109-2
- ↑ Survivable Network Systems: An Emerging Discipline RJ Ellison, May 1999
関連項目
- ITU-T
- 国際標準化機構（ISO）
- コンピュータセキュリティ
- スニーカーネット
- データ通信
- ネットワークスペシャリスト試験
- ネットワーク・セキュリティ
- 無線アクセス
- クラウドコンピューティング
- スタンドアロン（スタンドアローン）
- Local area network (LAN)
- Wide Area Network (WAN)
- インターネット
- 有線LAN（イーサネット）
- 無線LAN
- ESSID（サービスセット識別子）
- Wi-Fi
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コンピュータ・ネットワーク
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2016/03/08 16:15 UTC 版)
「デジタルモンスターVer.S 〜デジモンテイマーズ〜」の記事における「コンピュータ・ネットワーク」の解説
ゲーム内ではコンピュータのデスクトップ画面が再現されており、作中独自のOSやインターネットブラウザが存在する。 DIGI OS’98 ネットワーカー達が利用するコンピュータに入っているOSである。 SYSTEM-2000 時間の経過する速度の設定やセーブなどを行うことが出来る。 DiGiMON NET 作中におけるインターネットブラウザの呼称。 デジモンワールド 近未来におけるデジタルモンスター公式サイトである。メールを確認したりデジモンのウェブサイトへと繋がるリンク集を載せたホームページである。 メール デジモンの研究者や他のテイマーからメールが届くことがあり、それを閲覧することが出来る。また、選択肢を選んで変身することも可能。 デジ研 デジモンの研究者が立ち上げたデジモンのサイトである。デジモンに関するニュースを見ることが出来る。 ボタモン熟睡中 ボタモンの睡眠をハエから守るミニゲーム。 電脳怪物雑貨店 エサやその他のアイテムはこの百貨店で購入しなければならない。所謂インターネット通販である。特定の時間の間だけタイムサービスになるときがある。 商品には「エサ」「クスリ」「アイテム・タマゴ」「システムアイテム」の4つのカテゴリが存在する。また、価格は三段階あり、それぞれ「高い」「普通の」「安い」となっている。これらのアイテムはプログラムであるため拡張子が存在し、エサであれば「.eat」が付けられている。 検索 特定のアドレス等を入力することで、デジモンがインターネット上を駆け巡り、アイテムを探索する。エリアは全45ヶ所になっており、検索する場所によって検索料金、入手アイテムが異なる。 バーチャルコロシアム ネットワーク上に存在する、デジモンのバトルを行うためのウェブサイトである。デジタルワールドと同様に島を模したプログラムを用いており、GRASS・SKY・WATER・CAVE・ARENAという5つのエリアで構成されている。各エリアに入場することで対戦を行うことが出来る。
※この「コンピュータ・ネットワーク」の解説は、「デジタルモンスターVer.S 〜デジモンテイマーズ〜」の解説の一部です。
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