コンピュータネットワーク

オーエスアイモデル

OSI（Open Systems Interconnection）とは、ISO（国際標準化機構）規範で規定された7層のネットワークモデルで、世界中で広く利用されています。7層モデルの概念は、チャールズ・バックマン（Charles Bachman, Honeywell information Services）の仕事によって提供されました。OSI設計の様々な側面は、ARPANET、NPLNET、EIN、CYCLADESネットワークの経験とIFIP WG6.1での作業から発展しました。

データ単位	レイヤ	機能
データ	アプリケーション	ネットワークプロセスからアプリケーションまで
	プレゼンテーション	暗号化、復号化、データ変換
	セッション	アプリケーション間のセッションの管理
セグメント	交通機関	エンドツーエンドの接続と信頼性
パケット（データグラム	ネットワーク	パス決定と論理アドレッシング
フレーム	データリンク	物理的なアドレッシング
ビット	物理的な	信号とバイナリ伝送

レイヤ1

物理層は、デバイスの電気的および物理的な仕様を定義します。また、変調伝送やベースバンド伝送も規定します。

ベースバンド

ベースバンドは、その生の形（1001 1101 1010 0011）でデジタルデータです。これにより、近距離でも非常に高速で信頼性の高い伝送が可能になりますが、メディアによってビットが互いに干渉する傾向があり、ベースバンド伝送の範囲は非常に限られています。それは速度の増加とともに悪化します。ベースバンド技術は、LANで頻繁に使用されています。

• UTPケーブル - リピータなしで100Mビット/秒の速度で最大100m
• 光ファイバー - リピータなしで100Mbit/sの速度で最大1km

代表的な技術です。イーサネット

変調伝送

電気通信において、変調とは、物理的に伝送可能な別の信号の内部で、メッセージ信号、例えばデジタルビットストリームまたはアナログオーディオ信号を伝達するプロセスである。ベースバンド信号の変調を提供するデバイスは変調器と呼ばれ、変調された信号をベースバンドに戻す復調を提供するデバイスは復調器と呼ばれます。現在では、変調器と復調器が一体化されており、モデム（変調器-復調器）と呼ばれています。頻繁にWAN、WLAN、WWANで使用されます。
代表的な技術。WI-FI、ADSL、ケーブルテレビ接続（CATV

レイヤ2

データリンク層は、ネットワークエンティティ間でデータを転送し、物理層で発生する可能性のあるエラーを検出し、場合によっては修正するための機能的および手続き的な手段を提供する。

レイヤ3

ネットワーク層は、ＩＰアドレスを使用して、あるネットワーク上のソースホストから別のネットワーク上のデスティネーションホストに可変長データシーケンスを転送する機能的および手続き的な手段を提供する。

アイピーアドレス

インターネットプロトコルアドレス（IPアドレス）とは、インターネットプロトコルを使用して通信を行うコンピュータネットワークに参加している各機器（コンピュータ、プリンタなど）に割り当てられる数値ラベルのことです。現在使用されているプロトコルには、IPv4とIPv6の2つのバージョンがあります。

• IPv4は32ビットアドレッシングを使用しており、アドレス空間は最大4294967296(²³²)の可能な一意のアドレスに制限されています。

例です。IP-192.168.0.1 mask-255.255.255.0は、ネットワークアドレスが192.168.0.0.0、デバイスアドレスが192.168.0.1であることを意味します。

• IPv6は128ビットアドレッシングを使用しており、アドレス空間を^2128個の可能なアドレスに制限しています。これは、当面の間は十分であると考えられています。IPv6の完全サポートはまだ実装段階にあります。

レイヤ4

トランスポート層は、エンドユーザー間のデータの透過的な転送を提供し、上位層に信頼性の高いデータ転送サービスを提供します。インターネット・プロトコル・スイートの送信制御プロトコル（TCP）とユーザ・データグラム・プロトコル（UDP）は、一般的にOSI内のレイヤ4プロトコルとして分類されています。

• TCP（送信制御プロトコル）は、あるコンピュータ上のプログラムから別のコンピュータ上の別のプログラムへのバイトのストリームの信頼性の高い、順序付けられた配信を提供します。TCPは、厳密には信頼性の高い転送（電子メール、WWW、ファイル転送（FTP）、...）を必要とするアプリケーションに使用されます。
• UDP（ユーザー・データグラム・プロトコル）は、信頼性、順序付け、またはデータの整合性を提供するために、暗黙のハンドシェーク・ダイアログなしのシンプルな伝送モデルを使用します。UDPは、信頼性よりも待ち時間の短縮を必要とするアプリケーションで使用されます（ストリームビデオ、VOIP、オンラインゲームなど）。

層 5-7

簡略化されたネットワークモデルでは共通して1つのレイヤーに統合されており、その主な目的はアプリケーションとの対話、暗号化、必要に応じて専用の接続を確立することです。

デジタル変調: 16-QAMとコンステレーションポイントを例に挙げています。


アナログ変調： AM - 振幅 FM - 周波数

ネットワーク用語

遅延

遅延は、正しくは ping と呼ばれていませんが、パケットが目的地まで移動するのに必要な時間を測定する値です。ミリ秒 (ms) で測定されます。遅延を測定するツールはpingと呼ばれ、一般的には標準のデータパケットよりも小さい特殊なICMPパケットを使用しているため、その存在によってネットワークに重みを与えることはありません。

• 即時遅延は、X秒ごとに測定され、即座に表示されます。その値は、パケット交換ネットワーク技術の自然な特性により常に変化します。高い遅延ピークは、対応するサイズのメモリをバッファとして割り当てることで平均遅延に適応することができるほとんどのネットワークアプリケーションに悪影響を及ぼします。高遅延ピークは、このバッファを空にし、アプリケーションを一時的にフリーズさせます。このフリーズは一般的にラグと呼ばれています。
• 平均レイテンシとは、X秒ごとにY回測定した即時レイテンシの合計をYで割ったもので、平均レイテンシは主にあまり頻繁に変化しないため、バッファのサイズを推定するために使用されます。バッファを利用することで、ストリーム動画など一部のアプリケーションでは平均レイテンシが高くてもスムーズに動作するようになりますが、高レイテンシのピークから身を守ることはできません。

容量（帯域幅

容量は、ネットワークの転送容量の尺度であり、1 秒あたりのビット数（bps または b/s）で測定され、今日では一般的に Mbps または Mb/s です。これは、毎秒何個のデータ単位が転送されるかを示しています。現在のところ、平均帯域幅は必要以上に高く、ほとんどの場合、制限要因にはなっていません。

• アップリンクとは、ユーザーからサーバーへのデータ転送にどの程度の帯域幅を使用するかということです（通常はエンドユーザーの方が低いです）。
• ダウンリンクとは、サーバーからユーザーへのデータ転送に使用する帯域幅のことです（通常はエンドユーザーの方が高いです）。

放送

ブロードキャストとは、単一のデバイスに向けたものではなく、特定のネットワーク内のすべてのデバイスに向けた特別な伝送のことです。主にDHCPサーバが自動的にIPアドレスをデバイスに発行したり、ネットワークをマッピングしてトラフィックを高速化するARPテーブルを作成したりするために使用されます。

ADSLの周波数プラン。 上流＋下流＝ネットワーク帯域幅