ネットワークの全体図 — 登場する機器を先に押さえる

中級の解説は準備中のため、中級の内容を表示しています。

概要 — まず全体をつかむ

初級では「機器のバケツリレー」で全体をつかみました。中級では、何が流れ、どう宛先が決まるかの共通言語を押さえます(各機器の詳細は個別記事で)。

詳細 — 1段階ずつ追う

流れるのは「パケット」

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

宛先と中継の仕組み

  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。

層で分けて考える

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。

⚠️ 切り分けの視点

  • 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. データを小さな単位に区切って送る、その1つ1つを何と呼ぶ?

2. 「宛先はIPアドレスで決め、途中は機器が中継する」——この宛先の役割に近いのは?

3. パケットの先頭(ヘッダ)に付いて、どこへ・どこから送るかを示すのは?

4. IPアドレスで「機器」を特定した上で、「その機器のどのアプリか」を指定するのは?

5. 届いたか確認して、失った分を再送し、順序も保証する運び方はどれ?

6. 通話・動画配信・オンラインゲームなど、速さを優先する用途で使われやすいのは?

7. 途中の機器(ルーターなど)がパケットを次の機器へ渡していく1回1回を何と呼ぶ?(カタカナ)

8. 名前(ドメイン)をIPアドレスに変換する仕組みを、英字3文字で答えてください。