【理解の一歩目】そもそも、コンピューターネットワークってどんなもの？ -ネットワーク-
日常でも使われることが多く、雰囲気は何となくわかる「コンピューターネットワーク」「インターネット」ですが、実際にどういったものかを改めて理解するための資料です。
スマートフォン（スマホ）が広く使われるようになり、インターネットが利用できないと生活にも支障が出るくらい重要なネットワークですが、どのようなステップ（手順）を踏んで、どのようなことが行われているかを考えることはほとんどありません。
「ネットワーク」「インターネット」の概要を知った上で、ネットワークが無かった頃のPC（スタンドアロンPC）の使い方と比べて便利になった点や注意点も考えてみます。
ネットワーク
ネットワークとは、複数のコンピューターやデバイスが相互に通信し合うために接続されたシステムです。
現在ではPCやスマートフォンだけでなくIoT機器（家電など）など、非常に多くのデバイスがコンピューターネットワークに接続されて通信しています。
ネットワークでできる事の手順
改めて、ネットワークに繋がることでできる事として、ゲーム（Switch）で友達とオンラインマルチプレイをする場合を例に、どのような手順が踏まれているかを考えてみます。
デバイスの準備
各プレイヤーは自宅から自分のSwitchを使ってゲームに参加します。
ネットワークへの接続
友達とゲームをプレイするためには、各プレイヤーがSwitchをネットワークに接続する必要があります。多くの場合は家庭のWiFiに接続されていると思いますが、WiFiに接続する事でネットワークを構築する準備が整います。
Switch同士の通信
ネットワークが構築されると、各プレイヤーのコンピューターは互いに通信することができます。これにより、ゲームのプレイヤー同士がデータをやり取りし、ゲームの進行や情報の共有が可能になります。
情報の交換
ゲームが進行するにつれて、各プレイヤーのコンピューターは、位置情報やゲームの状態などのデータを交換します。この情報はネットワークを介して送信され、他のプレイヤーのコンピューターに受信されます。
ゲームの結果の表示
各プレイヤーのコンピューターは、ネットワークを通じて受け取った情報を処理し、ゲーム画面に反映します。これにより、各プレイヤーは他のプレイヤーの動きやゲームの状態をリアルタイムで確認することができます。
このようにして、ネットワークを使用することで、複数のコンピューターやデバイスが相互に通信し、情報を共有することができます。ゲームのプレイはその一例であり、他にもビジネス、教育、エンターテイメントなどさまざまな分野でネットワークが活用されています。
ネットワークの構成要素
コンピューターネットワークを構築するためには、さまざまな物理的およびソフトウェアの要素が必要です。基本的な構成要素をリストアップしてみましょう。
物理的要素
- ネットワークインターフェースカード (NIC): コンピュータがネットワークに接続するために必要なハードウェアです。多くの現代のコンピュータには既に内蔵されています。
- スイッチ: 複数のデバイスを接続し、データパケットを正しい宛先に転送するためのデバイスです。LAN (Local Area Network) 内でデータの流れを管理します。
- ルーター: 異なるネットワーク間で通信を可能にするデバイスです。インターネットとの接続にも使われます。
- モデム: デジタルデータを電話線やケーブルなどの通信媒体で送受信可能な形式に変換するデバイスです。ISP (インターネットサービスプロバイダ) からのインターネット接続に必要です。
- ケーブリング: デバイス間を物理的に接続するためのケーブル。Ethernetケーブルが一般的ですが、環境によっては光ファイバーケーブルを使用することもあります。
- 無線アクセスポイント (WAP): ワイヤレスデバイスをネットワークに接続するために使われます。無線LAN環境を構築する際に必要です。
ソフトウェア要素
- ネットワークオペレーティングシステム: デバイスがネットワーク上で効率的に通信するために必要な基本ソフトウェア。Windows ServerやLinuxなどがあります。
- ネットワーク管理ソフトウェア: ネットワークのパフォーマンスを監視し、トラブルシューティングを行うためのソフトウェア。
- セキュリティソフトウェア: ファイアウォール、アンチウイルスソフトウェア、侵入検知システム (IDS) など、ネットワークを保護するためのソフトウェア。
- 仮想プライベートネットワーク (VPN): インターネット上で安全な通信を行うための技術。遠隔地からの安全な接続に使われます。
その他
- IPアドレスとサブネットマスク: ネットワーク上のデバイスに割り当てるための識別情報。適切なアドレッシング計画が必要です。
- DNSサーバー: ドメイン名をIPアドレスに変換するためのシステム。インターネット上でウェブサイトにアクセスする際に必要です。
これらの要素を適切に組み合わせて構成することで、効率的で安全なコンピューターネットワークを構築することができます。
インターネット
インターネットは、世界中のコンピューターネットワークが互いに接続されて形成される巨大なネットワークのことで、情報の共有や通信を可能にします。このシステムは、異なる地域、組織、国家にある無数のプライベート、パブリック、学術、ビジネス、政府のネットワークから構成されており、様々な情報通信技術を用いています。インターネットの基本的な特徴としては以下のようなものがあります。
通信手段
インターネットを通じて、テキスト、画像、音声、ビデオなどのデジタルデータを瞬時に世界中の人々と共有することができます。電子メール、インスタントメッセージング、ビデオ会議、ソーシャルメディアプラットフォームなど、多様なコミュニケーションツールが利用されています。
情報源
インターネットは膨大な情報の宝庫であり、ニュース、学術論文、書籍、動画、音楽、ソフトウェアなど、あらゆる種類のコンテンツにアクセスできます。ウェブサイト、オンラインデータベース、デジタルライブラリなどが情報源として機能しています。
インフラストラクチャ
インターネットの背後には、複雑な物理的および仮想的インフラストラクチャがあります。これには、サーバー、データセンター、ルーター、スイッチ、光ファイバーケーブル、無線接続など、データを転送するための様々な技術が含まれます。
標準化とプロトコル
インターネットは、TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）という基本的なプロトコルに基づいて機能します。このプロトコルは、異なるネットワーク間でデータがどのように送受信されるかを定義しています。また、HTTP（HyperText Transfer Protocol）、HTTPS（HTTP Secure）、FTP（File Transfer Protocol）など、特定の用途に特化した多くの他のプロトコルも使用されています。
サービスとアプリケーション
インターネットは、ウェブブラウジング、電子メール、ファイル共有、オンラインゲーム、オンラインショッピング、ソーシャルネットワーキングなど、無数のサービスとアプリケーションを提供します。これらは日々の生活、学習、仕事に不可欠なものとなっています。
インターネットの発展により、情報の伝達方法、人々のコミュニケーションの仕方、ビジネスの運営方法など、社会の多くの側面が根本的に変化しました。同時に、プライバシー、セキュリティ、情報の正確性など、新たな課題も生じています。
ネットワークが無かった頃
ネットワークが普及していなかった頃、つまりインターネットやローカルエリアネットワーク（LAN）が一般的ではなかった時代には、パソコンの使用方法や目的は今日とは大きく異なっていました。
個別作業中心
スタンドアローン作業
パソコンは主に単体で使用され、作業は一台のマシン上で完結していました。
文書作成や表計算、データベース管理などのアプリケーションがよく使われていましたが、これらはすべてローカルマシン上で実行されファイルも同じマシンに保存されていました。
データ交換方法
- 物理メディアの使用: データの共有や移動にはフロッピーディスクや後にはCD-ROMなどの物理的メディアが使われていました。ファイルを他のパソコンと共有するには、データをディスクに保存して物理的に運ぶ必要がありました。
ソフトウェアとアップデート
- ソフトウェアの購入とインストール: ソフトウェアは物理的なメディア（フロッピーディスクやCD-ROM）で配布されており、購入後に手動でインストールする必要がありました。ソフトウェアアップデートも同様に行われていました。
- マニュアルと書籍: ソフトウェアやコンピューティング技術に関する知識は、オンラインのリソースが限られているため、印刷されたマニュアルや書籍から得られることが多かったです。
エンターテインメントとゲーム
- 単体での使用: エンターテインメントやゲームも主にオフラインで楽しまれていました。マルチプレイヤーゲームは可能でしたが、これは通常、同じマシン上でプレイするか、直接的な物理的接続を通じて実現されていました。
教育と研究
- コンピュータベースの教育: コンピュータは教育ツールとしても使われており、プログラミング学習やタイピング練習など、さまざまなソフトウェアが教育目的で使用されていました。しかし、これらの活動も主にオフラインで行われていました。
この時代のパソコン利用は現代のネットワーク接続された世界とはかなり異なっており、情報の共有やコミュニケーションはより労力を要するものでした。
インターネットとネットワーキング技術の普及によりパソコンの使い方は大きく変化し、情報へのアクセスや共有、コラボレーションが格段に容易になりました。
ネットワークの利便性と注意点
ネットワークやインターネットの普及は、私たちの生活や仕事に革命をもたらしましたが、それに伴い新たなリスクも生じています。以下にその利便性と注意点を挙げてみましょう。
利便性
- 情報の即時アクセス: インターネットを通じて、世界中のあらゆる情報に瞬時にアクセスできるようになりました。これは学習、研究、日常生活のあらゆる側面において大きなメリットです。
- コミュニケーションの向上: 電子メール、インスタントメッセージング、ビデオ通話など、インターネットを介したコミュニケーション手段は人々を瞬時につなげ、地理的な障壁をなくしました。
- 電子商取引: オンラインショッピングは、24時間いつでもどこからでも商品やサービスを購入できるようにし、消費者にとっての選択肢を大幅に拡大しました。
- エンターテインメント: オンラインゲーム、ストリーミングサービス、ソーシャルメディアなど、インターネットは娯楽の形を根本から変え、新たなエンターテインメントの形態を生み出しました。
注意点
- プライバシーの侵害: 個人情報がオンラインで共有されることが多いため、不適切な管理やサイバー攻撃によりプライバシーが侵害されるリスクがあります。
- セキュリティの脅威: フィッシング詐欺、マルウェア、ランサムウェアなど、インターネット上には多くのセキュリティ脅威が存在します。これらは個人のデータや財産だけでなく、企業や国家レベルのセキュリティにも影響を及ぼす可能性があります。
- デジタルディバイド: インターネットへのアクセスが平等ではないため、情報へのアクセスや技術利用において格差が生じています。これは教育や経済的機会に影響を及ぼす重要な問題です。
- 情報過多: 正確で価値のある情報を見つけることが難しくなる場合があります。情報の質よりも量が優先される傾向があり、誤情報や偽情報の拡散も問題となっています。
- 依存症: インターネットやソーシャルメディアの過度な使用は、心理的な問題や社会的スキルの低下を引き起こす可能性があります。
インターネットとネットワークの利便性を最大限に活用しつつ、セキュリティ対策を講じ、個人情報の管理に注意し、健康的な使用習慣を心がけることが重要です。