ネットワークの基礎を初心者向けに図解で解説。接続形態6種と基本構造のまとめ

2023年1月10日

ネットワークの意味・接続形態・種類について勝手に解説していくわ。

SEO対策 文字数も図解も多めになってるぜ

ネットワークの基礎ネットワークとは

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ネットワークのイメージとwooko

ネットワークとは、

ある対象と他の対象を、何らかの仕組みやルールでつなげた有機的なシステム・体型

を指します。

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ネットワークでつながる電子端末

ネットワークがつながる対象として「人」や「モノ」も考慮されますが、技術的な視点では

  • コンピュータ
  • スマートフォン
  • 電子機器やシステム

といった主に電子媒体がネットワークを指します

インターネットとは、コンピュータスマートフォンなどをつないだネットワークのことだな。

ネットワークの基礎インターネットの身近な例

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身近でインターネットを利用するイメージ

特に身近なネットワークとしては、

  • インターネット
  • 携帯電話網
  • 銀行ATM

といったものがあげられます。

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身近なインターネットの利用例

また携帯電話網は

  • 4G※
  • 5G

といった※無線通信技術を使用しています。

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無線LANの4G・5G通信イメージ

無線通信技術は、通話・通信を行うモバイルネットワークを確立しインターネットにもつながっている現在の主要技術の1つです。

国際電気通信連合(ITU)が策定した携帯電話の通信規格。

世代ごとに3G・4G・5Gと呼ばれる。(GはGeneration=世代 を意味する。)

電波に音声・データなどの信号を乗せて通信を行う技術。

現在はデジタル通信が主で、音声や通信データはすべてデジタル信号で伝送されている。

スマホやBluetoothもネットワーク技術を使っているノードのことやね

ネットワークの基礎ネットワークの基本構造・用語

ネットワークでは、つながる対象のことを「ノード」と呼びます。

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ネットワークのノードを抽象化したものの

ネットワークはノード同士がつながった「ノードのつながり」を指し、ノードが他の1つ以上のノードとつながっている必要があります。

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ネットワークでノード同士がつながっているイメージ

また、ノードのつながり方は「ネットワークトポロジー」と呼びます。(該当箇所へジャンプ↓)

各ノードは必ず他ノードと※線(有線・無線)でつながっており、分離・独立した単体のノードは存在しません

ノードを有機的につなぐもので媒体とも呼ばれる。

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ネットワークのノードは単体では存在しないイメージ

また「ノード」の役割や

  • 機能
  • つながり方

といった仕様が、ネットワークの種類や構造を決めています

世界中のコンピュータがつながっているインターネットを理解する上で、ノードの繋がり方やネットワークの特徴を覚えることはとても重要だ

ネットワークの基礎補足:データやフォルダーのつながりもネットワークである

技術用語としてのネットワークは、必ずしもハードウェア同士のつながりを意味するわけではありません

例えばAI開発で利用されるニュートラルネットワーク(NN)は、関数やデータのつながりをソフトウェア上で構成したものです。

また、フォルダーの階層構造を示す図として「ディレクトリツリー」があります。

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ディレクトリーツリーのイメージ

ディレクトリツリーのツリー構造も、ノードが親フォルダー(親ディレクトリー)とつながっているため、ネットワークと呼ぶことができます。

ネットワークの基礎ネットワークの基本構造と用語まとめ

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人がつながるネットワークのイメージ
  • ネットワークとは、ある対象同士を仕組みやルールでつなげた有機的なシステム体型のこと
  • 技術的視点のネットワークとは、スマホや電子機器システムを指す
  • 携帯電話網とは、4G/5Gといった無線通信技術を利用したネットワークを指す
  • ノードとは、ネットワークでつながる対象のことを指す
  • ネットワークと呼ぶには、ノードが他のノードとつながっている状態を指す

次章ではネットワークの繋がり方の種類を紹介するぜ

ネットワークの基礎・繋がり方ネットワークの接続形態トポロジーと種類

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ネットワーク・トポロジーのイメージ

ネットワークは機能や用途、通信手段によって接続携帯が変わります。この様々な接続形態のことを「ネットワーク・トポロジー」と呼びます。

宅内のネットワーク構築は大抵、スター型トポロジーが組まれているぜ。詳しくは以下のとおりだ↓

ネットワークの基礎・繋がり方ネットワーク・トポロジーの意味

ネットワークは、ノード(各コンピュータやサーバなど)の繋がりで構成されており、ノード同士の繋がり方や接続形態を「ネットワークトポロジー」と呼びます。

ネットワーク・トポロジーは主に、

  • 物理トポロジー
  • 論理トポロジー

といった2つのトポロジーが存在します。

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ネットワーク・トポロジーの種類

例えば、1対1や多対多など接続する相手の数やつながり方などにより、ネットワークトポロジーには複数種類があります

ネットワーク・トポロジーは、ネットワークの形を抽象化した呼び名だな

ネットワークの基礎・繋がり方ネットワーク・トポロジーの種類

ネットワーク・トポロジーの種類は以下のとおりです。

ネットワークトポロジーライン型

各ノードが直線的につながったネットワーク・トポロジーを「ライン型」と呼びます。

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ネットワーク・トポロジーのライン型イメージ

ネットワークトポロジーリング型

各ノードがリング状につながったネットワーク・トポロジーを「リング型」と呼びます。

ネットワーク・トポロジーのり型イメージ

円環状で繋がれており、トークンリングとも呼ばれます。

ネットワークトポロジースター型

ハブと呼ばれる起点のノードに、すべてのノードがつながったネットワーク・トポロジーを「スター型」と呼びます。

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ネットワーク・トポロジーのスター型イメージ

ハブを利用したイーサネット環境を指します。

ネットワークトポロジーバス型

1本の母線バスに、すべてのノードがつながったネットワーク・トポロジーを「バス型」と呼びます。

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ネットワーク・トポロジーのバス型イメージ

※同軸ケーブルを利用したイーサネット環境を指します。

同軸ケーブルとは

電気通信に使われる被覆導線。無線通信機器や放送機器、ネットワーク機器、電子計測器などに用いられる。

ネットワークトポロジーツリー型

各ノードが、親もしくは子となるノードにつながっているネットワーク・トポロジーを「ツリー型」と呼びます。

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ネットワーク・トポロジーメッシュ型イメージ

親と子ノードの別名

  • 親ノード:
  • 末端ノード:リーフ

親ノードは根っこ、末端ノードはリーフ(葉っぱ:leafというイメージだ

ネットワークトポロジーメッシュ型

各ノードが複数の任意ノードに繋がったネットワーク・トポロジーを「メッシュ型」と呼びます。

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メッシュ型トポロジーのイメージ

さらに詳しく

すべてのノードと直接つながったものネットワーク・トポロジーを、フルメッシュ型(フルコネクト型)と呼びます。

ネットワークの基礎・繋がり方複合型のネットワーク

例えばLANのような小規模なネットワーク以外は、複合型のトポロジーになることが一般的です。

またネットワーク・トポロジーは組み合わせることができます。

たとえば、携帯電話網は基地局をハブとしたスター型ですが、基地局どうしは

  • メッシュ型
  • ライン型

などが混在しています。

乱立してんだな

また、ネットワークの管理方法は、物理的な繋がり方であるトポロジーに一致するとは限りません。

インターネットを構成するルータは基本的にメッシュ型ですが、Web上のドメイン名はルートネームサーバを頂点とするツリー型になっています。

ネットワークの基礎ネットワーク接続形態トポロジーの種類まとめ

項目意味
ライン型各ノードが直線的につながったネットワーク・トポロジー
リング型各ノードがリング状につながったネットワーク・トポロジートークンリング
スター型ハブと呼ばれる起点のノードに、すべてのノードがつながったネットワーク・トポロジーハブを利用したイーサネット
バス型1本の母線バスに、すべてのノードがつながったネットワーク同軸ケーブルを利用したイーサネットなど
ツリー型各ノードが、親もしくは子となるノードにつながっているネットワーク。親がないノードはルート、子がないノードはリーフと呼ぶドメイン名やファイルシステム
メッシュ型各ノードが1つ以上のノードと任意につながったネットワーク。そのうち、すべてのノードがすべてのノードと直接つながったものをフルメッシュまたはフルコネクトと呼ぶ。
ネットワークトポロジ一覧
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ネットワークの接続形態やトポロジーの種類は覚えておいて損はないでしょう。次回はネットワークの構成要素を紹介します。

ネットワークの基礎ネットワークを構成するメイン要素

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ネットワーク構成のつながり

ネットワークを構成するには、コンピューターの他に

  • サーバー
  • ルータ
  • ハブ
  • ケーブル

といった各機器をつないだものが、もっとも基本的なネットワークの構成です。

ネットワークの基礎ネットワークを構成するハードウエア要素・LANとWANの違い

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LANとWANの違いとネットワーク

オフィス内のコンピューターやサーバーがネットワークを「LAN」と呼びます。

一方で建物の内部と外部など、LANよりも物理的に広い範囲をつなぐネットワークを※「WAN」と呼びます。

※WANとは

WideAreaNetworkの略で、LAN(Local Area Net work)に対する用語。建物の内部と外部をつなぐ役割があり、LANよりも物理的に広い範囲をつなぐネットワークを指す。

ネットワークの基礎ハブやルータを利用したネットワーク構成が基本構成となる

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集中ハブ5ポートタイプのイメージ

ネットワークをつなぐには、「ハブ:集線装置」を利用してネットワーク信号線同士の接続を確保します。

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ネットワークからルータ・ハブを使ってPCを中継するイメージ

最も基本的なLANとは、ハブでつないだ機器のネットワークを指します。

現在主流のハブは、ネットワーク上のデータを解読し正しい接続先のみと接続する仕組みです。(スイッチングハブとも呼ばれる)

ネットワークの基礎LAN同士をルータでつなぎセグメントを分ける

1つのLANを別のLANとつなぐには、ルータを利用します。

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ネットワーク-ルータ-ハブ1-PC1+PC2..-ハブ2-PC1+PC2のイメージ

ルータはLAN同士をつなぐ役割があります

ネットワークの基礎ルータの役割

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ルータ内部でture/falseを識別してLAN信号を転送するイメージ

ルータはLANから受け取った信号を、自分の管理するLAN宛のものか判断し、

  • データをLAN内に入れるか
  • 別のルータに渡すか

といった処理を行います。

自分の管理するLAN信号はLAN内で回し、外部向けのLAN信号は別ルータに処理を委ねるために転送します。

ネットワークの基礎ネットワーク構成時に用いられる主な機器・用具まとめ

ネットワーク構成に利用される主な機器・用語をまとめます。

主な機器・用語用途・役割
LANケーブルネットワーク上の信号(データ)を選び、コンピュータやネットワーク機器同士を接続する物理的な線。
スイッチングハブ
(スイッチ)
ネットワーク上の信号を中継する機器。複数機器のLANケーブルを接続でき、指定されたノードのみ信号を送信する。ネットワークはスイッチで接続された範囲が最小単位となる。
リピータネットワーク上の信号を中継する機器。複数機器のLANケーブルを接続でき、受信した信号をそのまま伝送する。通常、信号の増幅や整形などを行い、接続距離を伸ばすことができる。
ブリッジプロトコルや伝送原理などが異なるネットワーク間の信号を中継する機器。信号レベル、変調方式、プロトコルなどの変換を行う。
ネットワーク
インターフェイスカード
ネットワーク上の信号とコンピュータ内の信号を変換する回路基板。
ルータスイッチで束ねられたネットワーク(セグメント)同士を接続する機器。セグメント内の通信とセグメント外の通信の交通整理(ルーティング)を行う
ゲートウェイネットワークに接続するための接続点。同じプロトコル内部でネットワークやセグメントの境界に設置され、パケットの流出入を制御する。特定の技術を指す用語ではなく、ルータやサーバなどネットワーク機器ならゲートウェイとして定義できる。
ネットワークの構成で使われる機器・用語一覧
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OYAKUN

40代3児のパパ。小企業のWeb担なんでも屋。趣味はジョギングとばどみんとん。はしゃぎすぎて骨折5回(左肘・両足首・鎖骨・右手首)経験済み。最近やっとウィスキー飲めるようになりました。