CCNA ネットワークの基本
はじめに
こんにちは、「たー」です！
今回からネットワーク（CCNA）に関する知識について発信していきます！
この発信の目的としては、
1.自分の知識を言語化して、より理解度を上げる
2.ネットワークについてについての教材を作成する
というものがあります。
良ければ、見ていってください！
目次は単語ごとに作成して、調べたい単語だけ見ることも可能なので、ご自身の欲しい情報によって良いように活用してください（笑）
ネットワークとは
・ネットワーク
複数のコンピュータやデバイス（例：パソコン、スマートフォン、サーバなど）が物理的または無線で接続され、互いに情報を共有・通信するための仕組みやシステムを指します。
ネットワークは現代社会での情報インフラの中核を担い、インターネットを通じて世界中の人々やデバイスが相互に接続されています。
・ノード
ネットワーク上でデータを送受信する個々のデバイスや機器を指します。
具体的には、コンピュータ、サーバー、ルーター、スイッチなどがノードに該当します。
例: 家庭内ネットワークでは、ノートパソコンやスマートフォン、プリンターがノードとして機能します。
・リンク
2つのノードを物理的または論理的に接続する経路です。リンクはデータを送信するための「道」に相当し、有線（例: Ethernetケーブル）や無線（例: Wi-Fi）の手段で構成されます。リンクの帯域幅や遅延は、ネットワークのパフォーマンスに影響を与える重要な要素です。
例: ルーターとパソコンがLANケーブルで接続されている場合、そのケーブルがリンクです。
・フロー
ネットワーク上で送信元から受信先に送られる一連のデータパケットの流れを指します。
ネットワーク管理者はフローを監視し、トラフィックのパターンや異常を検出します。
例: Webブラウザでページを開くとき、そのWebページのデータがサーバーからパソコンに流れるプロセスがフローです。
・トラフィック
ネットワーク上を流れるデータ全体を指します。
ネットワークトラフィックの量が多すぎると、遅延が発生したり、通信が不安定になったりすることがあります。トラフィックには、データパケットの量、速度、遅延などが影響を与えます。
例: 動画のストリーミングやオンラインゲームは大量のトラフィックを生成します。
これらの概念は、ネットワーク構成や通信の効率をこれから理解していくための基本要素になります。
ネットワークの種類
ネットワークの種類は範囲によって、大きく3種類に分類できます。
以下に、このネットワークの種類について説明していきます。
・LAN（Local Area Network）
限られたエリア内でのコンピュータやデバイスのネットワークになります。家庭、オフィス、学校などの比較的小さな物理的な範囲で利用されるネットワークのことを指します。
例: 会社の内部ネットワーク、家庭のWi-Fiネットワークなど。
特徴
高速なデータ転送速度（通常は数Gbps程度）
簡単にデバイスを追加可能で、比較的安価に構築できる。
LAN内での通信はプライベートなもので、外部のネットワークに接続しない限り、他のネットワークとは隔離されます。
・WAN（Wide Area Network）
広域にわたるネットワークで、地理的に離れた場所にある複数のLANを接続するために使用されます。企業が異なる視点を結ぶために使ったり、インターネットサービスプロバイダ（ISP）が提供するネットワークがこれにあたります。
例: 企業の本社と支社間を結ぶネットワーク、インターネットプロバイダーのバックボーンネットワーク。
特徴
通信距離が長いため、インターネットや電話網などを利用して接続することが多い。
通常、通信速度はLANに比べて遅く、インフラ整備にコストがかかる。
データがWAN上で送信される際、セキュリティ対策が重要。
・インターネット（Internet）
インターネットとは、まさに今あなたが利用しているネットワークです。
インターネットは、世界中のLANやWANを接続した巨大なネットワークの集合体です。個々のデバイスやネットワークが、TCP/IPプロトコルに基づいてデータをやり取りし、誰もが利用できる公共のネットワークです。
例: Webブラウジング、メール、SNS、クラウドサービス。
特徴
世界中のデバイスと接続できるグローバルなネットワーク。
情報の共有、コミュニケーション、エンターテインメント、ビジネス取引など、あらゆる用途に利用されている。
インターネットの利用には、セキュリティやプライバシーの保護が重要。
公共的かつオープンなネットワークであるため、アクセス範囲が広い反面、サイバー攻撃や情報漏洩のリスクも高い。
それぞれの規模や用途によって、異なるネットワークが使われていますが、インターネットはLANやWANを含むもっとも広範なネットワークになります。
ネットワークトポロジ
ネットワークトポロジは、ネットワーク内でノード（デバイス）がどのように接続されているかを表す配置方法のことです。以下は、代表的なトポロジであるバス型、リング型、スター型、メッシュ型についての説明です。
・バス型
すべてのノードが1本のメインケーブル（バス）に接続され、データはこのケーブルを通して送受信されます。
構造的にシンプルで安価なのですが、メインケーブルが故障すると、すべてのノードが影響を受けるため、信頼性に欠けます。
・リング型
すべてのノードがリング状に接続され、データは一方向または双方向にノード間を回るように送信されます。
データの送信が比較的規則的で、コリジョン（衝突）の発生が少ないです。
しかし、１つのノードが故障すると、全体の通信に支障がでる可能性があります。（冗長性のない場合）
・スター型
すべてのノードが中央のハブやスイッチに直接接続されている構造です。ハブは、データの中継や管理を行う役割を持ちます。
各ノードがハブを通じて接続されるため、個々のノードの故障は他に影響を与えません。
また、配線が単純で管理が容易なため、現在最も一般的なトポロジになっています。
・メッシュ型
すべてのノードが他のすべてのノードと直接または間接的に接続されている構造です。全てのノード間に直接リンクがあるものをフルメッシュ型といい、一部のノードだけがリンクされているものをパーシャルメッシュ型といいます。
また、これらのネットワークトポロジを複数組み合わせた接続形態をハイブリット型といいます。
各トポロジにはそれぞれの利点と欠点があり、ネットワークの規模や用途に応じて適切なトポロジを選択することが重要です。
通信の方式
通信方式には、データを送信する際に、どのように宛先に届けるかを決める方法がいくつかあります。代表的なものとしてユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストの3つが挙げられます。以下、それぞれの方式について説明します。
・ユニキャスト
1対1の通信方式です。送信元が特定の1つの宛先に対してデータを送信します。
最も一般的な通信方式で、ほとんどのインターネット通信はユニキャストで行われています。
例: ウェブサイトの閲覧やメール送信はユニキャスト通信の一例です。
・ブロードキャスト
1対全体の通信方式です。送信元からネットワーク内のすべてのデバイス（ノード）にデータを送信します。
ネットワークの負荷が大きくなる可能性があるため、大規模ネットワークでは使用が制限されることがあります。
例: DHCP（IPアドレスの自動割り当て）やARP（アドレス解決）などのプロトコルがブロードキャスト通信を使用しています。
・マルチキャスト
1対多の通信方式です。特定のグループに対してデータを送信し、そのグループに属するノードだけがデータを受信します。
ブロードキャストのようにネットワーク全体には送信せず、必要な受信者だけでデータ送信するため、ネットワーク負荷が軽減されます。
例: IPマルチキャストを使った動画配信やテレビ放送。
プロトコル
プロトコル（Protocol）とは、ネットワーク上で通信を行うために定められたルールや手順のことです。コンピュータやデバイス同士がデータをやり取りする際に、お互いが理解できる形式や手順に従わないと、正しく通信することができません。このため、プロトコルはデータの送受信において、どのようにデータを分割して送るか、エラーをどう検出・訂正するか、どのポートを使って通信するかなどを規定しています。
プロトコルには多くの種類があり、以下はその一部です：
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）: インターネット通信の基盤となるプロトコルで、データの分割、送信、受信、再構築を行う。
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）: ウェブブラウザがサーバーと通信してウェブページを取得するためのプロトコル。
FTP（File Transfer Protocol）: ファイル転送のためのプロトコル。
終わりに
見ていただきありがとうございました！
次回は「OSI参照モデル」について発信していきますので、ぜひ次回も見てください！
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