トレンド解説 2022/05/01

ネットワークとは？用途や仕組みなど詳しく解説

普段、ネットワークという単語を耳にする機会はあっても、その概要を正しく理解していると自信を持っていえる人はあまり少ないのではないでしょうか。この記事では、インターネットをはじめとするネットワークの用途や仕組みなどについて、わかりやすく解説します。

ネットワークとは

ネットワークとは本来、人や組織同士がつながり合って情報を共有しあっている状態を指す言葉です。「地域ネットワーク」「人的ネットワーク」といった使われ方をします。交通、物流、通信などの分野で、しばしば網状に構成されている仕組みのことを表します。そのため日本語では「網」と訳されることが多く、「交通網」「放送網」「通信網」といった表現がよく見られます。

その中でもIT分野でネットワークといえば、主に「コンピューターネットワーク」のことを指します。ここでいうネットワークは複数のコンピューターがつながって情報（データ）のやりとりが可能になっている状態を意味します。

近年では、パソコンやサーバー以外にもスマートフォン、タブレット、さらにIoT化された製品などもネットワークに接続されています。有線だけではなく無線による接続も一般化しています。ネットワークの規模も、家庭内LANのような小さな範囲のものからインターネットのような地球スケールのものまでさまざまです。

ネットワークは何のためにある？

コンピューターを1台のみ（スタンドアローン）で使用していると利便性に欠け、用途が限られてしまいます。例えばアプリケーションを使って文書を作成しても、その文書を簡単に誰かに渡すことができません。USBメモリなどにコピーして渡す、あるいはプリンターで印刷して物理的に手渡す必要があり、頻度やリアルタイム性に大きな制約ができてしまいます。

これに対して、コンピューターをインターネットに接続していれば、メールを使って簡単に他の人に文書を渡すことが可能です。クラウドサービスを使って文書を共有することもできるでしょう。プリンターを使う場合も、LANにつながっていれば他のパソコンからでも同じプリンターを使用できます。

つまり、ネットワークは情報の共有、各種機器の使用、サービスの利用などをスピーディーかつ容易にするために必要されています。もしもネットワークが使用できなかったら、以下のようなことはできない、もしくはとても難しくなります。

メールの送受信
Webサイトの閲覧検索エンジン利用
Webサービスの利用
クラウドサービスの利用
SNS
動画サイト利用
マップサービス利用
OSやアプリケーションのアップデート
IP電話利用
Webカメラ利用
ネットワークが普及した背景

コンピューターは複雑な演算処理を高速に処理するために誕生し、もともとは軍用の弾道計算に使われていました。そしてネットワークは、1961年にアメリカで電話中継基地が爆破され、国防総省の回線が使えなくなってしまったことが研究開発のきっかけとなっています。

複数のネットワークを相互接続できるネットワーク「ARPANET」が運用開始したのが1969年。最初は、4つの大学や研究機関がネットワークでつながりました。これがインターネットのもととなっている技術です。そこからさらに世界規模で通信規格の標準化が進められ、現在では「TCP/IP」によって通信が行われています。このような通信規格の標準化が進んだことも、ネットワークが普及した大きな要因の一つです。

コンピューターやネットワークを構成する機器は凄まじい勢いで進化を続け、一度に大量の情報を処理できるようになりました。加えて、各機器も低価格化や小型化が進み、多くの人が利用できるようになったことで、急速にネットワークは普及しました。

メールの送受信やWebサイトの閲覧、さまざまなサービスの提供など、コンピューターの進歩とともにネットワークも進歩し、今日のように世界中がネットワークでつながるようになっています。

ネットワークの仕組み

ネットワークを構築し、データ通信を行うにあたっては、裏側でさまざまな仕組み・取り決めがされています。その代表的なキーワードを3つ紹介します。

プロトコル

ネットワークで通信するために必要な共通手順や約束事のことをプロトコルといいます。異なるメーカーのハードウェアやソフトウェア同士でも正しく通信ができるよう、送受信の手順、信号の電気的規則、データの形式などを定めたものです。

プロトコルには目的別にさまざまな種類があります。インターネットで一般的に使用されているTCP（Transmission Control Protocol）/IP（Internet Protocol）、Web閲覧などで用いられるHTTP（Hypertext Transfer Protocol）、メール送受信用に使用されるPOP（Post Office Protocol）・SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）などが代表的です。

OSI参照モデル

OSI参照モデルは、ネットワークにおいて異なる機種間でのデータ通信を実現するための国際基準です。国際標準化機構（ISO）という組織が策定しました。OSI参照モデルではネットワークの要素を7つの階層に分け、それぞれの機能や役割が定められています。

7層はそれぞれ物理層（第1層）、データリンク層（第2層）、ネットワーク層（第3層）、トランスポート層（第4層）、セッション層（第5層）、プレゼンテーション層（第6層）、アプリケーション層（第7層）となっています。

OSI参照モデルは技術者にとって欠かせない知識の一つです。それぞれの階層における機能・役割を理解することでネットワークへの理解も深まります。より詳しくはこちらの記事で解説していますので、併せてご覧ください。

IPアドレス

IPアドレスはネットワークに接続したコンピューターなどの端末に割り当てられる住所のようなもの、とよく説明されます。ネットワークを介してデータをやりとりする際、送信元と送信先を識別するために付けられる情報がIPアドレスです。

IPアドレスには大きく分けて、グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスの2種類があります。

グローバルIPアドレスは、インターネットを利用するときに割り振られます。これに対しプライベートIPアドレスは、社内LANや家庭内LANなどの小規模なネットワークで端末を識別するために割り振られます。

ネットワークの種類

また、ネットワークには以下のような種類があります。それぞれ概要を記します。

LAN

LANはローカルエリアネットワーク、つまり一定の限定されたエリア内で構築するネットワークです。通常、同じ建物内や敷地内のネットワークを指します。家庭内LANや社内LANが知られています。有線接続だけではなく、現在では無線接続（Wi-Fi）もよく利用されています。

WAN

WANはワイドエリアネットワーク、すなわち広域のエリアで構築するネットワークです。点在する多くのLANをつないで展開しますが、多くの場合プライベートなネットワークとして使用されます。

インターネット

インターネットは世界的な規模で相互接続された巨大なネットワークです。1990年代から広く使われ始め、2000年代に多くの国で普及して以降は社会インフラの一つとなりました。

イントラネット

イントラネットは企業内などの限られた範囲で利用可能な内部ネットワークを指します。インターネットと同じTCP/IP、HTTP、POP・SMTPといったプロトコルが用いられます。

LANは同一ネットワーク内でプリンターの共有や通信ができる仕組みですが、イントラネットはインターネットの技術を用いた限定的なネットワークだといえます。

パブリックネットワーク

パブリック（公的な）と名前がついている通り、誰もが接続可能な公開されているネットワークのことを指します。代表的なパブリックネットワークの例としては、インターネットが挙げられるでしょう。その他にも、カフェや空港などで利用できる公衆無線LANなどもパブリックネットワークの一つです。パブリックネットワークは不特定多数の人・デバイスが接続可能なネットワークの総称です。誰もが利用できることから、自身を守るためのセキュリティ対策はしっかりと行う必要があります。

フリーWi-Fiを利用するときの注意点はこちらの記事で解説していますので、併せてご覧ください。

プライベートネットワーク

プライベート（私的な）と名前がついている通り、限られた人・範囲内で利用されるネットワークのことを指します。代表的なプライベートネットワークの例としては、イントラネットや社内ネットワーク、家庭内ネットワークが挙げられるでしょう。その他にも、クラウドサービス（IDaaS）で契約者のみが利用可能なネットワークとして利用されることもあります。プライベートネットワークでは、LANを構築して独自のネットワーク体系を構築することが可能です。単体で利用することは少なく、パブリックネットワーク（インターネット）との出入り口を設けたり、WANとつなげたりすることが多いといえるでしょう。

ネットワークの構成要素

ネットワークは「コンピューター」「ネットワーク機器」「伝送媒体」の3つの要素から成り立っています。コンピューターが私達とネットワークをつなぐ窓口となり、ネットワーク機器と伝送媒体によってデータを相互にやり取りする仕組みです。

コンピューターにはパソコンやスマートフォン、タブレット、サーバーなどが該当します。ネットワーク機器はL2スイッチやルーターなどが該当し、伝送媒体としてはLANケーブルやWi-Fiなどの無線電波が該当します。

コンピューター上のアプリなどでデータを送信すると、伝送媒体によってネットワーク機器に情報が送られ、さらに伝送媒体・ネットワーク機器を複数経由して相手先のコンピューターまでデータが届けられる仕組みです。

極端な例を挙げると、コンピューター同士を物理的に接続できればネットワーク機器は必要ありません。しかし、その場合汎用性がなく、非常に使いづらいものになってしまいネットワークとはいえないでしょう。そのため、小規模でもネットワークを構成する上でネットワーク機器は非常に重要であることがわかります。

より詳しくはこちらの記事で解説していますので、併せてご覧ください。

ネットワークの構築

ネットワークの構築と一言でいっても、どのような環境で利用するのかによって形態や注意すべき点などは変わってきます。また、ネットワークは複雑になりやすいため、事前にしっかりと準備することも重要です。ここでは、社内・病院・学校におけるネットワークの構築の解説と併せて、ネットワークの設計について見ていきましょう。

ネットワークの設計

ネットワークを構築するにあたり、欠かせないものが「ネットワーク設計」です。ネットワーク設計とはパソコンやプリンター、サーバーなどが相互に通信できる環境を構築するための設計のことを指します。

ネットワーク設計をする際には、単にコンピューターなどを相互に接続してインターネットまで利用できるようにするだけでは不十分です。近年ではネットワークがつながらなくなると業務に多大な影響を及ぼすため、ネットワーク機器などに不具合が発生しても常時接続可能な環境を構築する必要があります。加えて、サイバー攻撃や情報漏えい、不正アクセス、内部不正に対するセキュリティ対策も欠かせません。

ネットワーク機器の冗長化やファイアウォールなどのセキュリティ対策の導入など、ネットワークを構築する際には考慮すべき点が数多く存在します。このことからも、ネットワークを構築する際には、ネットワーク設計の重要性がわかるでしょう。近年では、ネットワークは業務の基幹部分ともいえるため、設計の段階からしっかりと準備を整えておくことが重要です。

ネットワーク設計についてはこちらの記事でも解説していますので、併せてご覧ください。

社内ネットワークの構築

社内ネットワークは企業内で利用されるネットワークであり、LANとWANを組み合わせて構築されるネットワークです。各支店でLANを構築し、WANによって相互に接続する、というような使い方が一般的です。

社内ネットワークを構築する際には、十分なセキュリティ対策とトラフィックに注意する必要があります。近年では企業が持つ情報の価値が上がり、個人情報や機密情報を狙うサイバー攻撃も多発しています。また、ネットワークの規模が大きくなると通信速度の低下や接続できなくなる事態が発生しやすくなるため、これらの対策も必要です。

社内ネットワークの構築については、こちらの記事でも詳しく解説していますので併せてご覧ください。