基本情報技術者 ~ネットワーク[1]~
こんにちは！ポテトヘッド(@potato_head0809)です！
今回はネットワークについて学んでいこうと思います！
では早速始めましょう。
LAN・WAN
「LAN」と「WAN」
みなさんは一度は見たことや聞いたことがあると思います。
まずはこれらが一体どういうものなのかを軽く見ていこうと思います。
図にもあるように、「LAN」はオフィスなどのように
比較的狭い範囲のネットワークのことを指します。
一方「WAN」はそのLANとLANを繋いだネットワークのことです。
通信路
データをやりとりするためには通信路が必要になります。
その通信路にもさまざまな方式があり、それらについて見ていこうと思います。
まずは最もシンプルな方式の専用回線方式。
これはお互いを直接１本の回線で繋いでいるだけになります。
しかし、この専用回線方式では１対１のやりとりしか行えず、
効率的にも悪いですし、もっと多くのコンピュータで自由にやりとりがしたいのです。
そこで、交換方式というものがあります。
この交換方式には交換機というものが存在し、この交換機が
回線の選択を行って必要に応じた通信路が決められています。
交換方式には大きく分けて２つあります。
「回線交換方式」と「パケット交換方式」です。
回線交換方式では、送信元から送信先までの経路を交換機が繋いで、
通信路として固定しているものです。
しかし、回線交換方式でのデメリットとしては、
通信路として選択された通信路は送信元と送信先のペアに
占有されてしまうので他の端末がその回線を使うことができません。
続いてパケット交換方式です。
パケット交換方式では、パケットという単位に分割された通信データを
交換機が適切な回線へと送り出すことで通信路を作っています。
現在のコンピュータネットワークで用いられているのは、
基本的にはすべてパケット交換方式です。
LAN
LANを構築する際、それぞれのコンピュータをどのようにして繋ぐのかを
考える必要があります。
その接続形態のことをトポロジーと言います。
トポロジーには代表的なものが３つあります。
以下の図で確認してみてください。
まずは「スター型」。
ハブを中心としてコンピュータを接続する形態です。
使われている規格はイーサネットが使われています。
続いて「バス型」。
１本の基幹となるケーブルにそれぞれのコンピュータが
接続されている形態です。
こちらもスター型と同様イーサネットという規格が使われています。
最後に「リング型」。
リング上にコンピュータを接続する形態です。
こちらのトポロジーではトークンリングという規格が使われています。
現在最も普及しているのがイーサネットという規格です。
これについてはあまり説明のしようがないので、
図を載せておきますので詳しく知りたいという方は
ご覧になってください。
イーサネットではアクセス制御方式として、
CSMA/CD方式を採用しています。
このCSMA/CD方式とはどんなものなのか、
図を見ていただいた方が分かりやすいと思いますので
ご覧になってください。
簡単に言うと、誰かが使っているときにはデータを送信することができません。
もし、衝突してしまった場合には両方とも待ち時間が発生します。
一見、悪いばかりに思われますが、この方式を取ることで
１本のケーブルを複数のコンピュータで共有するメリットがあります。
では続いては、リング型LANの規格「トークンリング」について見ていきましょう。
トークンリングではアクセス制御方式に「トークンパッシング方式」を採用しています。
トークンパッシング方式とは、
送信の権利を表すトークンがネットワーク上を流れており、
これを使うことでデータの送信が可能になるものです。
流れは以下の図のようになっています。
ここで重要なのは、図でも示したように
トークンは状態によって名称が変わることです。
そしてそれらがどのタイミングで切り替わるのかです。
無線LANは今までに聞いたことがあるでしょう。
ケーブルを必要とせず、電波などで通信を行うLANのことです。
クライアント・サーバ
ネットワークによって複数のコンピュータが組み合わさるころで働く
処理の形態は色々な種類があります。
その中でも代表的なものとして、
「集中処理」と「分散処理」があります。
それぞれについて見ていきましょう。
集中処理
集中処理ではホストコンピュータが集中的に処理をして
他のコンピュータはそれに紐づけられる構成になっています。
中心はホストコンピュータになるので、もし壊れてしまうと...
それに紐づけられたコンピュータにも影響が出て、
全体的にダメージを受けます。
ただ悪い面だけでなく、中心となる存在があるので
データの一貫性が取れるという良い面もあります。
分散処理
分散処理では複数のコンピュータに負荷を分散させ、
それぞれが処理を行う構成になっています。
集中処理とは違い、ホストコンピュータのような中心の存在がありません。
そのため、どれかのコンピュータが壊れたとしても、
全体には影響が出ず、大きなダメージは受けません。
しかし、分散しているのでデータの一貫性が取りにくいことや、
セキュリティの面でも不安な部分があります。
昔は小型コンピュータの性能があまり良くなかったので、
集中処理が主流でした。
しかし、最近はコンピュータの性能も上がり、
集中処理では効率が悪いので、小型コンピュータにも
しっかりと仕事をさせようということになってきました。
そこで誕生したのが「クライアントサーバシステム」です。
処理を分散させながらも集中処理のメリットを取り入れたような特徴を持ちます。
クライアントサーバシステム
集中的に管理をした方が良い資源（プリンタなど）やサービス（Webなど）を
提供してくれるサーバと、
リクエストを投げるクライアントという２種類の
コンピュータで処理を行う構成になっています。
言葉ではわかりづらいかもしれません。
図を見てみましょう。
基本的に計算問題など自身でできることは自分で行います。
先ほども述べたように、集中的に管理をした方が良いものは
専用のサーバが用意されています。
メールやWeb、データベースや保存する他のファイルも
それぞれサーバが存在します。
サービスや資源を提供するサーバと
要求するクライアントに分けているのがクライアントサーバシステムです。
さいごに。
最後までご覧頂きありがとうございました。
ネットワークは覚えることが多いので、
今後も何回かに分けて記事を書いていこうと思います。
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今回は以上です。お疲れ様でした。
