インターネットやネットワークって何? パソコンやスマートフォンでデータ通信をする仕組み

現代社会では生活するうえで無くてはならないインフラとなったインターネット。皆さんは、普段何気なく使っているインターネットが、どうやって色々なところと繋がっているか知っていますか? コンピュータなどの電子機器同士をケーブルなどで繋いで、お互いデータのやり取りをする仕組みをネットワークといいます。ルーターやハブなどのネットワーク機器を介して、パソコンなどがつながり一つのネットワークを構成しています。

ネットワークは他のネットワークともつながることができます。インターネットは、ネットワーク同士のつながりが世界規模で接続されている、いわばネットワーク全体とその仕組みのことを指します。

インターネットには、インターネット回線を申し込む際に契約したプロバイダーを通して接続されています。

家のパソコンはどうやってインターネットに繋がっているのか?

インターネットにつなぐにはプロバイダーを通して接続されているとお伝えしました。では、実際に家でパソコンをインターネットにつなぐにどのようにすればよいでしょうか? インターネットの申込をする際に、プロバイダーとよばれるサービス提供事業者を選んで契約をします。OCNやniftyなどがプロバイダーにあたります。その後、自宅にインターネット回線の引き込み工事を行い、工事完了後に回線終端装置(ONU)というものを設置していきます。 インターネットにつなぐ端末がパソコン1台だけの場合は、回線終端装置にLANケーブルを挿して、そのケーブルの反対側の端子をパソコンにつなぎます。その後、契約したプロバイダーが用意したマニュアルに沿ってパソコンに設定を行うと、インターネットに接続できるようになります。

インターネットにつなぐ端末が複数台ある場合は、回線終端装置と「ルーター」という機材をつなぎます。ルーターには無線機能がついたものと、ついていないものがありますが、ここでは無線LAN機能付きのルーターを例に進めます。 ルーターにはケーブルの差込口がいくつか付いています。回線終端装置とつなぐ場合は「WAN」と書かれた差込口に挿す必要があります。回線終端装置から光ファイバーで外につながっているネットワークのことをWAN(ワイドエリアネットワーク)、回線終端装置からLANケーブルでのばした先のネットワークをLAN(ローカルエリアネットワーク)といいます。LANは家の中でルーターと繋がっている端末が通信しているネットワーク、WANはその外側の他のネットワークになります。つまりルーターのWANと書かれている差込口と回線終端装置をLANケーブルで接続することで、インターネットにつながるようになるわけです。 ルーターと回線終端装置を接続後、ルーターのマニュアルに沿ってプロバイダーからもらった接続情報をルーターに設定します。すると、ルーターとつなげた端末は、端末ごとに特別な設定をしなくても、ルーターに登録した情報をもとにプロバイダーを経由してインターネットにつながるようになります。

データ通信の仕組み

インターネットに物理的にどうやって繋がっているのかはなんとなく理解していただけたかと思います。しかし、どうやってデータのやりとりをしているのでしょうか? パソコンなど電子機器のデータというのは、実は1と0の数字でできています。これはいろいろなものに置き換えて、データを送受信できるようになっています。 例えば1と0というのは1を信号がON、0がOFFの状態というふうに置き換えると、例えば光ファイバーなら光の点滅、他には音が鳴ったかどうかや電気が流れたかどうかなどで1と0を置き換えることができます。 そうやっておきかえた情報を、今の時代は光回線なら光ファイバーなので、光がついた状態を1、光が消えた状態を0という信号に変換してデータを送受信しているわけです。

例えば動画サイトから動画をダウンロードして、自分のパソコンで視聴する場合はいかのような順番でデータが届きます。
1.動画サイトの動画データがデジタルデータから光の信号に変換される
2.インターネットのネットワークを通っていく
3.自宅の回線終端装置で光の信号をデジタル信号に変換
4.パソコンでデジタルデータを受け取る
5.パソコンで動画が再生される ※実際にはもっと複雑な信号のやり取りを行っていますが、ここでは簡単に説明しています。

メールは相手の端末に直接届くわけではない

データの通信はで端末から端末へデータが届いていました。ではメールも相手に直接届くのでしょうか?答えはNOです。 メールはメールを管理するコンピュータが存在しています。例えばドコモのメールならドコモが管理しているメールサーバーというコンピュータを一度経由しています。メールを受信する相手側も同様にメールサーバーが存在します。メールの送受信のデータの流れとしては下記のようになっています。

1.メールを送信する
2.自分のメールサーバーにメールが一旦ストックされる
3.自分のメールサーバーから相手のメールサーバーに送信される
4.相手のメールサーバーから相手にメールが届く
このように仕組みによっては端末同士の直接のやり取りではなく、いくつかのネットワークと他の端末を経由して通信をしていることが分かります。

無線=Wi-Fiというのは正しいようで間違っている

最近はCMなどでもWi-Fiという言葉がよく出てきます。線が繋がらずに通信ができる、いわゆる無線通信の電子機器がたくさんでてきたことで、皆様のまわりでも広く浸透されているかと思います。 とはいえWi-Fi(ワイファイ)って何?無線LANって何?携帯の電波とどう違うの?と似たものが多すぎて混乱されている方や間違って覚えている方も多いのではないでしょうか。

Wi-Fi(無線LAN)とは?

実はWi-Fiと無線LANは仕組み的には同じようなものです。無線LANの規格のうちの一つがWi-Fiとなります。無線LANは無線という言葉がつきますが、いわゆる無線通信とは全く別物です。 本来無線通信には電波法という法律があり、無線通信を行うには免許が必要です。 無線LANは短い距離で通信するため、免許がいらず設置も自由に行えるようになっています。

携帯電話(スマホ)などの電子機器の無線通信

免許がいらない無線LANに対して、携帯電話やスマホの無線通信は国が定めた電波の帯域を利用しており、設置には免許がひつようです。長距離通信と移動をしながら使うことが可能で、いろいろな場所に敷設された基地局から電波を飛ばして通信を行っています。

実はこの仕組みはポケットWi-Fiも同じで、ポケットWi-Fiの本体はスマホのように基地局からの無線通信とつながっています。これは無線LANの図でいうところのルーターとモデム(ONU)の関係と似ています。ポケットWi-Fiの本体が無線LANルーターの役割を担っていて、基地局がモデムの役割を担っていると考えてください。基地局から受け取った無線電波を使って、ポケットWi-Fi本体が無線LANルーターのようにWi-Fiの電波を出している仕組みです。また、ポケットWi-Fiに繋がった端末同士はポケットWi-Fi本体を中心にLANを構成している状態ともいえます。

そして、移動しながら利用することを想定されている無線通信は、移動しながら基地局1から遠ざかっていくと、電波が弱くなった時にもっと近い基地局2の電波を使う用になります。本来は通信の仕組み上、別の回線に繋がると、そこでやり取りしていた通信が途切れてしまいます。しかし、移動しながらの利用を想定して構築された無線通信では、基地局1から基地局2の電波に切り替わっても通信は途切れません。携帯電話やスマホで通話が途切れずに通信が行えるのはそういった理由からです。

インターネットの仕組みまとめ

インターネットの通信の仕組みはご理解いただけたでしょうか? 詳しく説明していくと複雑な内容が多いため、簡易的にまとめているため実際の仕組みと少し異なっている部分もあります。しかし、仕組みをある程度知っていると、ある程度対応方法も見えてきます。参考にしてみてください。