コンピュータネットワークとは

現代のコンピューターは技術の驚異です。それらはシリコンの小さなウェハー上で動作し、それぞれがナノメートル単位で測定する必要があるほど小さいデザインでエッチングされています。膨大な量のデータを瞬く間に転送できますが、ほんの数十年前には部屋を埋め尽くしていたであろうデータが、今では手のひらに収まります。これらのマシンができる限り、平均的なユーザーにとって、コンピューター自体はかなり制限されています。現代のコンピュータを動作させる重要な要素は、ネットワーク接続、特にインターネットへの接続です。

ネットワークとは

ネットワークとは、共有されているが本質的に閉じたシステムで通信できるコンピューターやその他のコンピューティングデバイスの集まりです。これらのネットワークを接続することで、データをさらに共有することができます。インターネットは、これを究極的に具現化したものです。それは、世界中の多くのネットワークが接続された結果です。

コンピューター、ラップトップ、スマートフォンなどのエンドユーザーデバイスをネットワーク内に配置できます。プリンター、スマートホームデバイス、ファイルサーバーなどの周辺機器も使用できます。ファイルサーバーは、Web ページを有効にする大規模で複雑なアプリケーションに対応できます。

ホームネットワークの一般的なレイアウトは、各デバイスがルーターと呼ばれる特定のネットワークデバイスに接続することです。ルーターは、トラフィックをネットワーク内で内部的にルーティングします。また、ネットワークの境界に位置し、接続されている場合は他のネットワークと通信できます。これらのネットワークがインターネットに接続されている場合、ホームネットワーク上のすべてのホストがインターネットにアクセスできます。

エンタープライズ環境で見られる大規模なネットワークには、大規模なユーザーデバイスを含む「小規模な」ネットワークが多数存在する可能性があります。これらは、ルーターのみを備えているバックボーンネットワーク経由で接続することも、サーバーを備えている場合もあります。

ネットワークを接続する

ネットワークを接続するには、何らかの接続規格が必要です。最新のネットワークでは、ほとんどのデバイスがイーサネットまたは Wi-Fi 経由で接続されています。イーサネットは、電気ケーブルを使用する有線規格です。Wi-Fi は、電波を使用して通信する無線規格です。光ファイバー接続もかなり標準的ですが、帯域幅の制限が大きいため、主にデータセンターなどの高速環境で使用されます. 光ファイバー接続は、細いガラス線を介して送信されるレーザー信号にデータをエンコードします。屈折のおかげで、光はファイバー内に閉じ込められます。

マイクロ波信号を使用して静止衛星と通信するなど、他にも多くのオプションが利用可能です。ポイントツーポイントリンクは、直接見通しがある場合、可視光または不可視光を使用して動作できます。「IP over Avian Carriers」のエイプリルフール標準では、伝書鳩を介した通信方法が標準化されていますが、これを使用することはお勧めしません。

考慮事項

単一のネットワーク上でトラフィックをルーティングするには、個々のホストを識別できるアドレス指定システムを設計する必要があります。ネットワークのグループを扱う場合、このプロセスはさらに複雑になります。ルーティングプロトコルにより、ルーターは相互に通信して、他の場所にトラフィックをルーティングできることを他のユーザーに通知できます。

場合によっては、プレーンテキストでデータを送信することに満足する場合があります。これは、データを傍受できる立場にある人なら誰でも、何が送信されたかを自明に判断できることを意味します。リアルタイムでデータを傍受した場合、自由に変更できます。ただし、より機密性の高いデータについては、セキュリティが必要です。暗号化プロトコルを使用すると、通信しているデバイスが信頼できない場合でも、2 つのデバイス間で安全な接続をネゴシエートできます。

デバイスが直接接続されているネットワークをセットアップする場合、暗号化も役立ちます。VPN または仮想プライベートネットワークを使用すると、2 つのデバイス間に暗号化された接続を設定できます。その後、一連の接続ではなく単一の接続であるかのように、このリンクを介して通信できます。これにより、距離が離れていても大規模なネットワークを接続できます。

重要業績評価指標

帯域幅は、一般に、ネットワークパフォーマンスに関して最もよく引用される数値です。一般的に、それは理にかなっています。ネットワーク経由で送信できるデータが多ければ多いほど、より良い結果が得られます。ただし、場合によっては、別の統計であるレイテンシが同等またはそれ以上に重要です。レイテンシは遅延の尺度です。通常、小さなメッセージが 1 つのデバイスから別のデバイスに送信されるのにかかる時間を測定します。

ただし、非常に大量のデータを処理する場合は、帯域幅と遅延も考慮する価値があります。ハードドライブを満載した車は、大量のデータをすばやく転送できます。レイテンシーは低くても、全体的な「送信時間」はインターネットの速度を大幅に上回る可能性があります. これが、「ハードドライブを満載したトラックの帯域幅を過小評価してはならない」という言葉につながっています。microSD カードのストラップも、伝書バトにこの効果を示しています。しかし、これは紙のメモを標準化した上記のジョーク基準に準拠していないという苦情が寄せられています。

サービスの品質、ネットワークの輻輳、およびネットワークの回復力は、ホームユーザーよりもネットワークプロバイダーにとって大きな問題です。帯域幅が一般的に良好であっても、サービス品質が低いと、重要な時期にネットワークの問題が発生する可能性があります。イーサネットケーブルなどの伝送メディアには、一定時間内に転送できるデータ量に制限があります。トラフィックが急増すると、接続が過負荷になり、すべてのサービスに影響を与える可能性があります。場合によっては、ハードウェアとシステムに障害が発生することがあります。回復力のあるシステムは、大きな中断なしでいくつかの障害を処理できます。

結論

ネットワークは、接続されたコンピューティングデバイスの集まりです。通常、ネットワークは物理的にローカルですが、物理的に離れた 2 つのネットワークが直接関連しているように見せるために、より広範なネットワーク上に仮想ネットワークを構成することもできます。ネットワークには、通信を容易にするための一連の物理的および論理的標準が必要です。一部のネットワーク構成はアドホックに実行されますが、ほとんどの構成にはルーターが含まれます。ルーターは、ネットワークの中心点でありエッジポイントでもあります。ネットワーク上のすべてのデバイスは、必ずしも直接接続されているわけではありませんが、それと通信できます。その後、ルーターは他のネットワーク (通常はインターネット) へのアクセスを提供します。