ネットワークの全体図 — 登場する機器を先に押さえる

概要 — まず全体をつかむ

スマホでサイトを開くとき、データはいくつもの機械をバケツリレーして相手に届いています。まず「どんな機器が登場するか」を1枚の図で押さえましょう。

詳細 — 1段階ずつ追う

まず全体を1枚で

アニメーション『ネットワークに登場する機器の全体図』を開く
宅内機器(統合されがち)インターネットこの先、相手のサーバへ(Webの流れへ ▶)電磁波電磁波端末(スマホ・PC)通信の出発点NIC信号に変換有線LANケーブル・光無線(Wi-Fi)電磁波ルーターゲートウェイ(GW)ONU(光終端)外への有線ルート電柱→局舎モバイル(4G・5G)電磁波→基地局→キャリア網各機器をクリックすると、その解説へ移動します

左の端末から出たデータが、いくつもの機器を通ってインターネットへ出ていきます。各機器をクリックすると、その解説へ移動します(このあと1つずつ作っていきます)。

この部分をもっと深く(中級
アニメーション『ネットワークに登場する機器の全体図』を開く
宅内機器(統合されがち)インターネットこの先、相手のサーバへ(Webの流れへ ▶)電磁波電磁波端末(スマホ・PC)通信の出発点NIC信号に変換有線LANケーブル・光無線(Wi-Fi)電磁波ルーターゲートウェイ(GW)ONU(光終端)外への有線ルート電柱→局舎モバイル(4G・5G)電磁波→基地局→キャリア網各機器をクリックすると、その解説へ移動します

通信では、データをまとめてではなく、小さなパケット(※1)に分けて送ります。各パケットの先頭(ヘッダ)には宛先IPと送信元IPが付き、途中の機器はそれを見て次へ転送します(返信もできる)。分けて送るので、混雑に強く、失った分だけ再送できます。

登場人物メモ:

  • ※1 パケット — 小さく区切られたデータの1単位
  • ※2 IPアドレス — ネット上の住所。宛先の指定に使う

データの旅(順番に追う)

  1. 端末(スマホ・PC ※1) から通信が始まる
  2. 端末の中の NIC(※2) が、データを電気や電波の信号に変える
  3. 家では、有線(LANケーブル)無線(Wi-Fi) でつなぐ
  4. 宅内機器(ルーター・GW・ONU ※3) を通って、家の外へ出る
  5. 電柱・地下の回線を通り、プロバイダの局舎を経て インターネット
  6. インターネットを渡って、相手のサーバに届く(その先は「Webの流れ」)

登場人物メモ:

  • ※1 端末 — 通信の出発点。手元のスマホ・PC
  • ※2 NIC — 端末の中で通信を担う部品(信号への変換係)
  • ※3 宅内機器 — ルーター・GW・ONU。役割が近く、1台にまとまっていることも多い
この部分をもっと深く(中級
  1. 相手の名前(ドメイン)を、DNSで住所(IPアドレス)に変換
  2. データをパケットに分け、宛先IPを付ける
  3. 途中の機器(ルーターなど)が、宛先を見て次の機器へ転送(ホップ)
  4. 相手に届いたら、パケットを組み立て直して元のデータに戻す

「住所を見て、次へ、また次へ」とバケツリレーで運ばれます。

2つのルート

インターネットへの出方は、大きく2つあります。

  • 家のネット — 有線/無線 → 宅内機器 → 電柱の回線 → インターネット
  • モバイル(4G/5G) — 端末から電磁波で基地局へ → キャリア網 → インターネット

同じスマホでも、「家のWi-Fi」と「モバイル回線」では通る道が違うのです。

この部分をもっと深く(中級

ネットワークは、役割ごとので整理すると見通しがよくなります(この体系では機器ごとに分けていますが、内部ではこう重なっています)。

アニメーション『カプセル化(層ごとに包む)』を開く
下の層へ行くほど、ヘッダで包まれる(入れ子)内側=上の層(アプリ)/外側=下の層(イーサ)。同じデータが層ごとに包み直される。④ イーサ層 / フレーム③ IP層 / パケット② TCP層 / セグメント① アプリ層 / データイーサヘッダIPヘッダTCPヘッダFCS送信:アプリ → TCP → IP → イーサ と下るほど、各層がヘッダで包む(カプセル化)受信:イーサ → IP → TCP → アプリ と上るほど、各層がヘッダをはがす(非カプセル化)
  • 物理/信号 — ケーブル・電波(有線・無線・NIC)
  • 住所と中継 — IPアドレスで宛先を決め、ルーターが中継
  • 相手アプリの特定IPで機器を、ポート番号でアプリ(Webは80/443など)を指定する
  • 約束事 — TCP/IP・HTTPなどの取り決め(プロトコル)

同じ住所と中継の上でも、運び方は2種類あります。

  • TCP — 届いたか確認して再送・順序保証(Web・メールなど確実さ重視)
  • UDP — 確認を省いて速さ優先(通話・動画配信・ゲームなど)
アニメーション『IPアドレスとポート番号』を開く
届いたパケット宛先IP203.0.113.5宛先ポート443宛先IP → 建物宛先ポート443 → この窓口🏢 サーバ(1台)= 1つのIPアドレス203.0.113.580HTTP(Web・平文)443HTTPS(Web・暗号化)25SMTP(メール)22SSH(遠隔操作)同じ窓口でも「運び方」は2種類TCP 確実に届ける(再送・順序保証)UDP 速さ優先(確認を省く:通話・動画)

「家のネット」も「モバイル」も、この積み重ねの上で、途中の道が違うだけです。

⚠️ つながらないとき、どこを見る?

  • その端末だけ繋がらない — 端末や、Wi-Fi/有線の接続
  • 家全体が繋がらない — 宅内機器(ルーター・ONU)や、外の回線
  • Wi-Fiは繋がるがネットに出られない — 宅内機器から先(外への回線・プロバイダ)

「どこまで届いているか」を切り分けると、原因の見当がつきます。

この部分をもっと深く(中級
  • 物理層 — ケーブル抜け・電波弱・NIC不良(そもそも信号が届かない)
  • 住所・中継 — IPが取れていない(DHCP)、経路の問題
  • 名前解決 — DNSが引けない(IPで直接なら繋がるのに、名前だと繋がらない)
  • その先 — 相手のサーバ側の問題(ここからはWebの話)

理解度チェック

そのまま解けます(成績は保存されません)。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。

1. スマホの「モバイル回線(4G/5G)」が、家のWi-Fiと違うところは?

2. 家のWi-Fiでサイトを見るとき、データが通る順番として近いのは?

3. データの「出発点」になるのは、次のうちどれ?

4. 「宅内機器」に含まれるものとして正しいのは?

5. データが相手に届くまでの様子として、最も近いのは?

6. 「Wi-Fiは繋がるのに、ネットに出られない」とき、まず疑うのは?

7. 端末の中で、データを電気や電波の信号に変える部品を、英字3文字で答えてください。

8. 光ファイバの光信号と、家庭内で使う電気信号を変換する宅内機器を、英字3文字で答えてください。