第1回 インターネットの仕組み

eメールやWebは、すでに生活や仕事に深く浸透するまでになっています。しかし、「いま一ついろいろな用語がよく理解できない」と思いつつ利用している人は少なくないはずです。難解な用語を一つずつ解きほぐし、インターネットの仕組みを理解してみましょう。
本講座では、本文で各技術を大まかに整理して全体の関係を、コラム記事においては、より専門的な技術を少し掘り下げて説明しています。

【今回登場するキーワード】

• LAN（ランLocal Area Networkローカル・エリア・ネットワーク）
• WAN（ワンWide Area Network ワイドエリアネットワーク ）
• インターネット（Internet）
• イントラネット（intranet）
• ルータ（router）
• IPアドレス（アイピーアドレス Internet Protocol Address）
• TCP/IP（ティーシーピーアイピー Transmission Control Protocol/Internet Protocol）

インターネット発達の歴史

私たちが日頃便利に利用している「インターネット」とは、世界中のコンピュータが網の目のように繋がる地球規模のネットワーク環境をさしています。もちろん、この地球規模のインターネットはいきなりでき上がったのではなく徐々に進化を遂げてきました。歴史的には、図1「インターネットと関連技術の歴史」に示すように、1960年代後半、米国の軍事防衛用システムの構築の研究の中で生まれています。その後多くの大学や研究所が同研究に加わり、学術研究用のネットワークとしての役割を果たしていきました。

学術研究のために用いられていたインターネットが、商用ネットワークとして利用されるようになるのは1988年からです。1990年になると米国でISP（Internet Services Providerインターネット接続事業者。「プロバイダー」とも呼ばれる）がダイヤルアップによる事業を開始し、翌91年にISP同士の商用相互接続点（CIX:Commercial Internet eXchange）が開設され、いよいよ商業利用が本格化していきました。

日本がインターネットに接続されたのは1989年。商用利用は株式会社インターネットイニシアティブ（IIJ）が法人向けに接続事業をスタートさせた1993年以降です。さらに個人がインターネットを利用し始めるのは、個人向けのISPが次々に開業を始めた1994年からでした。

このインターネットが真に身近な存在となったのは、1995年にPC用OS（基本ソフト）のWindows95が発表・発売されてからです。同OSには、PCをインターネットにつなぎ、目的のコンピュータとの間でテキストや画像などのデータをやり取りするためのソフトウェア技術（TCP/IP）が搭載されていたのです。

※緑：Web変遷、青：通信速度変化、赤：OS変遷

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「TCP/IP」は、IPアドレスを頼りに確実にデータをとどける通信手順

私たちが実社会で利用している郵便システムの場合、目的の住所に送り届ける書面は封書に入れ、ここに宛名を書き、郵便ポストに投函、集配され…、という手順を踏み、正確に目的の住所に送り届けられます。

インターネットに繋がったコンピュータから目的のコンピュータに情報を送る場合も、小間切れにした情報を小包（パケット）に分割し、その1つ1つに送信元のアドレス（後で詳しく述べるIPアドレス）、宛先のアドレス（IPアドレス）のデータを付け、一定の手順にしたがって目的のコンピュータに送ります。この手順を「プロトコル」と呼び、インターネットにおいて接続されたコンピュータ同士でデータを送受信する場合、「TCP/IP」と呼ばれるプロトコル技術（ソフトウェア）が用いられています。「TCP/IP」はデータの送受信をコントロールするソフト「TCP（Transmission Control Protocol）」と、パケットの送受信をコントロールするソフト「IP（Internet Protocol）」から成り立っています。

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複数のPC、サーバやプリンタが機能的に繋がった「LAN」

コンピュータは単独で使用しても高い情報処理機能を発揮します。しかし複数のPCを有線や無線で接続すると、互いに通信を行い、データやハードウェアの共有などを図ることができパフォーマンスが格段に向上します。例えばサーバ上のアプリケーションソフトやプリンタを共有したり、データファイルを他のPCへ転送したり、膨大なデータ処理を複数のPCで分散して処理するといったことができるようになるのです。

1970年代に普及を始めたPCは80年代にさらに普及が進み、企業や学校などの組織内でネットワーク化されていきました。複数のPC、データベースサーバ、プリンタなどがケーブルによって繋がれたのです。このようにネットワーク化された状態をLAN（Local Area Networkローカル・エリア・ネットワーク）と呼んでいます。そしてLANの接続形態にはスター型、リング型、バス型の3種類があります（図3）。スター型は配線の自由度が高い、リング型は大規模で高速なLAN構築に向いている、またバス型は安価に構築できるなどの特徴を持っています。

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Ethernet（イーサネット）規格とLAN構築に必要な機器

LANはEthernetと呼ばれる標準化規格にそって、LANアダプタ、ツイストペアケーブル、ハブなどの機器を用いて構築されます。

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LANとLANを結ぶ「WAN」

ある会社の東京事業所内のPC群がLANによって接続され、やがて大阪、名古屋の各事業所内もLAN化されたとします。これら各事業所間でデータを共有することで業務効率は一段と向上するわけですが、この地理的に離れたLAN同士を相互に繋いだ状態が「WAN（Wide Area Network ワン）」です（図5）。

「WAN」において各LANを接続しているのは「キャリア」と呼ばれる通信事業者が提供する回線です。「WAN」サービスは目的と用途によりさまざまな接続形態があります。

1. 対象企業の拠点間を専用線で結ぶ
2. 通信事業者が提供しているIP網内で仮想的に専用線を構築してデータをやり取りする（IP-VPN）
3. Ethernetのケーブルの代わりに光ファイバーやデジタル回線を利用して行う広域Ethernet（長距離Ethernet、広域LANともいう）

などです。

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インターネットとイントラネット

よく耳にする「イントラネット（intranet）」とは企業や団体など組織の内部に構築される閉ざされたネットワークです。イントラネットの特徴はインターネットと同様、プロトコルに「TCP/IP」を使用している点です。

企業内イントラネットでWANを使用すれば、離れた拠点でも距離を感じさせない、またセキュリティの保たれた業務遂行ができるわけです。

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LANやイントラネットを結ぶISPが相互に繋がった「インターネット」と「ルータ」の役割

しかし、他の企業とのやり取りや自社の情報を社外に発信するためには企業の枠を超えた幅広いネットワークが必要です。これがインターネットの商用利用で、社外との接続を担っているのがインターネット接続業者、いわゆるプロバイダー（ISP）です。

接続にはルータと呼ばれる機材を使います。ルータは企業や団体、組織内のLAN、また本社イントラネット、支社イントラネットとの間、LANやWANとインターネットの間に設置されます。各PCから発信された情報には宛先の住所（後述するIPアドレス）が荷札のように貼付されています。発信された情報を受け取った近隣のルータはこの住所（IPアドレス）を読んで最適のルートを判断し、その方向へとデータを中継し、数々のネットワークの玄関にあたるルータ（図6）を経由して目的のPCやサーバを探し出していくのです。その意味でルータはインターネット上の郵便局のような役割を果たしているといえます。

これらのやり取りはすべてTCP/IPを利用して通信を行うために包括的にインターネットと呼ばれているのです。現在では社内のイントラネットごとインターネットに繋ぐことが多くなり、イントラネットとインターネットとの境目には、「ファイアーウォール」と呼ばれるセキュリティのシステムが設置されインターネットからの第三者の侵入を防いでいます。これらの様子を示しているのが図6です。

網の目のように広がるインターネット接続形態の大きな特徴は、個々のネットワークを結ぶ一つの経路が何らかの理由で遮断されても、前述のとおり、ルータが自動的に迂回路を探し出して情報を送り届けられるところにあります。当初インターネット技術の研究が軍事分野において進められたのは、敵国からの攻撃によって自国の軍事通信の一部が破壊された場合でも、網の目のような通信網によって国内軍事施設全体の通信を温存しようとしたからでした。

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データが間違いなく送信先に届く仕組み

インターネットを利用して効率的な情報通信を行うためには、インターネットに接続されているPCやサーバ、通信機器などに固有の識別用住所（アドレス）を割り当てておく必要があります。これは郵便システムの住所・氏名や、公衆電話網における電話番号と似ています。世界中の1台1台のコンピュータに与えられる固有のアドレスを「IPアドレス（Internet Protocol Address）」と呼んでいます。

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IPアドレスの仕組みと働き

世界規模で網の目のように繋がるインターネットにおいて、PCからPCへと間違いなくデータが送受信されるために、一つ一つのLAN、ネットワーク機器、PCに割り振られた住所がIPアドレスです。

最も重要なIPアドレスは、LANとインターネットと繋がる部分のルータに割り振られるIPアドレスで「グローバルアドレス」と呼ばれています。グローバルアドレスはリアル社会の住所同様、唯一無二でなければなりません。そのためグローバルアドレスはICAN（The Internet Corporation Assigned Names and Numbers アイキャン）という米国商務省傘下の民間非営利団体を頂点とする組織によって管理され、各国においてその下位組織の民間非営利機関NIC（Network Information Center）が一元的に管理し、各プロバイダーや企業に割り当てています。日本ではJPNIC（JaPan Network Information Center）が管理しているのです。一方、LANやイントラネット内の各ネットワーク機器やPCのアドレスはネットワーク管理者が自由に設定し、自由に割り振ることができます。これをプライベートアドレスまたはローカルアドレスと呼んでいます。

ネットワーク内のあるPCから社外へ向けて発信されるデータには、必ず発信元IPアドレスと宛先のグローバルアドレスが付加されます。発信されたデータはまず最寄りのルータに送られ、宛先のネットワークアドレスから、より宛先のネットワークに近いルータへとリレー式に送られていきます。実際には、LAN内のプライベートアドレスを持つPCが送受信するわけですが、そこから発信された各データは、ルータの「NAT（Network Address Translation ナット）」と呼ばれる機能によってグローバルアドレスに変換されたのちインターネット上の送信先ネットワークのルータに発信されます。

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おさらい

インターネット上のコンピュータからコンピュータへ、間違いなくデータが送信される仕組みにおいてぜひ理解しておきたいポイントは、

1. インターネットは数多くのルータが全世界的に接続された状態を指している。
2. 情報をIPパケットで送信するIPネットワークにおいては個々のコンピュータや接続機器に「IPアドレス」が割り振られ、データの送受信時の宛先になっている。
3. より多くの企業・機関などの組織がIPアドレスを有効に使えるよう工夫が凝らされている。

などでした。

インターネットは、コンピュータとコンピュータを繋ぐネットワークをさらに繋ぐネットワークとしてグローバルに広がり、最近では携帯電話など身近な機器、自動車搭載機器に広がり始めています。近い将来的には情報家電、たとえば庫内の食材と家族の好みに合わせたメニューを提案してくれる冷蔵庫とWebサービスの融合など、広範な物品にその繋がりを広げていくでしょう。ユビキタス社会がよりいっそう進んだ時代においても、情報のやり取りの基本的仕組みは「TCP/IP」によるデータ送受信をベースに進化を続けていくものと思われます。

次回は、もっとも身近な仕事の道具である「eメール」の仕組みを見ながら、インターネットの世界にもう一歩踏み込んでみましょう。よく目にするメッセージ、エラーメッセージなどの意味もご紹介してまいります。

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