【7.5】っていうかレイヤとか16進数とか2進数とかなんなんだよ・・・・

ごきげんいかが～

今回は、これまでの補足というか、言い忘れたことっていうか、ね。

みんながきっと疑問に思っているであろう、

通信ってレイヤごとに区切る必要あるのかよ！！！

っていう部分です。

例えば前回L3の階層はIPアドレスを使ってネットワーク間の通信をするんだよって書きました。

しかし、通信ってそもそも、データの受け渡しですよね。

データ送り合うのに層っているの？って。

気持ちわかる。

でも考えてみて。

最初、↓の絵を提示したけど、これを例にすると、データはトラックに載せられた荷物なのよ。

ヤマ〇運輸で荷物出すときのこと考えてみてほしい。

・品物の種類（ゲームなのか手紙なのか金塊なのか）

・差出人の名前

・差出人の住所

・宛先の人の名前

・宛先の住所

が必要ですよねっ！

それと同様に、各レイヤごとに役割があるのですよ。

ちなみにL5~L7はうっすらしか知らないから悪しからず。

絵にしてみました！

いつものことながら、AさんネットワークからBさんネットワークへ通信する際、

超ざっくりとした、画像右下のようなデータとして送られるのです。

データに書いておかないといけないのは

・宛先＆送信元IPアドレス

・宛先＆送信元MACアドレス

・通信の信頼性（L4のときに説明するね）

・プロトコル（って言っても、メール送るのかWeb見るのかとかの用途の情報）

簡単に、超ざっくり書くと、AさんLANのPC-Aが

「FTPプロトコルでファイル送信するよ」というデータを生成

↓

「TCPという信頼性を持った通信方法にするよ」の情報をデータにくっつける

↓

「宛先IPと送信元IP」の情報をデータに書き込む

↓

「宛先MACと送信元MAC」の情報をデータに書き込む

↓

それらを電気信号に変換する

という仕組みを作ってて、

それぞれのレイヤが、

データに入ってるMACアドレスやIPアドレスを見て、

それぞれの役割を全うしながら通信を行ってるのだ。

わたしもここらへん詳しくなくて、調べてもぼんやりとしか分からなかったので、

データに付随してるアドレス情報を見てレイヤが通信してるんだなと思ってくれ！！

そして、16進数と2進数について。

特に2進数はIPアドレスで重要やで。

ざっとこんなかんじ。

知ってる人もいるかと思うけど、我々が普段使ってる数字は10進数と呼ばれるもので、

コンピューター界隈では2進数とか16進数が使われます！

16進数の説明はめんどいので、各々で勉強して。そんな使わんけど。

2進数は、0か1で表されているもの。

デジタル時計の「5」を例にすると、点灯してる部分（色）は電気が通ってるから1。

色なしは電気がないから0。

2進数は8桁ずつのかたまりになってます！

8桁＝8ビット。

そして、ここから大事！！！！

IPアドレスは2進数なんですが、10進数で書かれることが多いんですよ。

人間が設定するので。人間が分かりやすいように、、、。

「10.100.10.1」のように。

でも、設定したものを通信して下さるのはコンピュータ界隈のルータさんやPCさん。

なので、通信するときはまた2進数に変換されてデータのやり取りが行われるのよね。

「00001010.01100100.00001010.00000001」とな。

まぁ、ざっとこんなかんじで。

むずかしくなってきた・・・。

【7】外の世界へ行くにはネットワーク層！

ども～～～～～

こないだ初めてコメントきてうれしかったよね。あざ！！

L3スイッチが～って書いてたね。

L3スイッチというキーワード出たので軽く説明すると、

これから書く予定のルータと役割的には似てて、

ざっくり書くとL3スイッチはWAN接続できまへんでーってかんじ。

L2スイッチをまとめる役目かな。

L3スイッチを詳しく読むよりルータについて読んだほうがためになるかも。知らんけど(笑)

では本題。これから説明するネットワーク層はレイヤ3。つまり、L3だよ。

ネットワーク層というだけあって、ネットワーク間でやり取り（通信）するために必要な階層だよ～。

どうやって？？？

IPアドレスを使って、AさんネットワークがBさんネットワークと通信します。

IP＝Internet Protocol

つまり、ネットワークの通信を行うためのアドレスです！！！

ここでおさらい。

Aさんネットワーク内のPCたちは、スイッチを経由すれば

MACアドレスを使って通信できました。

↓にも書いてますが、

IPアドレスはネットワークの住所なんです！！！

もう一度言います。

IPアドレスはネットワークの住所なんです！！！

極端に言えば、はがきを例に出すと、

IPアドレスは住所なので

AさんのPC-AのIPアドレスがあれば差出人の住所が判明するわけです。

『差出人→Aさん宅のPC-Aちゃん

Aちゃんの住所→192.168.10.1』

みたいな。

ちなみになんですが、MACアドレスは数字だけでなくAとかDとか使われてるのに気づいたかしら。

MACアドレスは16進数という表現で表されるアドレス。

それに対して、IPアドレスは数字だけの4つに区切られたアドレスです。

これらについては、また違うところで書くよん！

おっと、ここで重大なことを書き忘れてた。

これまでLAN、LAN、LANってめっちゃ書いてきましたが、

何を以てLANを決めるのか謎でしたよね。

LANってネットワーク・・・・、

今やってるのはネットワーク層・・・、

IPアドレスはネットワーク通信のアドレス・・・。

もうお気づきだろうか。っていうか忘れてるかもしれませんが、

そう、同じIPアドレスの範囲内で区切られるネットワーク（セグメントという）のことをLANというわけです！

セグメントの定義もちょっとややこしいから、

これはまた詳しく別の機会で説明するとして、

ざっくりと、↓を見ると分かりやすい。

AさんネットワークはルータPCのIPアドレスも全部、

192.168.10.△△ですよね。

この192.168.10がセグメント。この範囲でネットワークが決められるわけです。

で、別セグメントが10.180.1.△△にあたります。

（まぁ、もっとネットマスクとかややこしくなるんやけど…ｺﾞﾆｮｺﾞﾆｮ）

ちなみに、スイッチはネットワークの役目がないので、IPアドレスは付与されてません！

最後に、お家のネットワークをWi-Fiしてる人～～～

スマホとかPCとかネットワーク設定見てみて～。

端末みんな同じセグメントにいることがわかるから！！！！

長くなったので、続編書きまーす！

【6】じゃあ実際MACアドレスってなにするのだね・・・？

長いよね・・・。わかる。

でもそんな簡単じゃないの。

頑張ってるから許して。

今回は、MACアドレスってなにすんだよってことです。（今回ちょっと長いよ）

度々出てくるこいつ。

以前、わたしはAさんネットワーク（LAN）内を例えに、

スイッチは、同じネットワーク内のPCさんたちが通信するための経由地だ

と書きました。

次にルータはネットワーク間の通信のお仕事をしてくれる存在！

と書きましたね。

ええ、ええ、そうです。そして、その前にはこちら。

同じ課の人たちだけでファイルがシェアできるとも。

その役目を果たしてるのがMACアドレスです！！！！

そう、MACアドレス（とスイッチ）があれば！！

同じLANにいるPC同士が通信できるんですよおおお！！

すごいね。

ちなみに今後とても重要になってくるIPアドレスは、ネットワーク同士の通信に必要なアドレスだょ～

はい！

その仕組みがこれ！（これ以上イラストで簡略化できなかったw）

簡単に説明すると、スイッチを介してPC-AとPC-Cが通信する図です。

スイッチはLAN内の通信の経由地なので、

「PC-A→スイッチ→PC-C」

という経路が出来てたらいいわけなので、ルータさんは今回いらないwww

詳しく書くね！

①PC-AさんはPC-Cさんにデータを送りたい…。

でもスイッチを経由しないといけないルールがある…。

てなわけで、スイッチにデータを渡します。

A「あとはまかせた」

スイッチ「おう！」

ここで、スイッチはPC-AのMACアドレスも同時に覚えることになります。

そして自分のアドレス帳に

『PC-A→×××‐△△』

とメモる！（差出し人は分かっておかないといけないみたいな）

このアドレス帳の役目がMACテーブルといいます！！！！

②スイッチさん、

「データ渡されたはいいが、”PC-C”というPCさんに渡すことしか分からんぞ…。」

と困っちゃうわけです。

だってMACテーブルにメモられてないから…( ;∀;)

なんと、この時点では、

スイッチさんは自分の下にいるPCを全部把握してないのです。

びっくりだよね、わかる、でも、まぁ、、、そんなもんなんだよw

そこで、

スイッチ「PC-Cさんってどなた～？挙手してや～！」

ってLAN内の皆さん（全PC）に一斉に聞くわけさ。

この一斉に聞く、一斉送信のことをブロードキャストといいます。

③と、そこへ

C「ワイがCやでー」

返事してくれるPCさんが見つかりました！たしかにこいつはPC-Cさんだ！

ってことで、晴れてデータが送信されました！

スイッチのMACテーブルも

『PC-C→○○○-××』と更新されました。

よかったですね、めでたしめでたし・・・・とはならず、

④コンピューター界隈では、ちゃんとPC-Aに、PC-Cに届いたことを教えてあげる通信もしてあげないといけません。

これでようやく通信が完成しました～！いぇーい！

ちなみに、PC-Bさんはブロードキャストされたとき、

B「俺じゃねぇ」

と無視するだけです。

と、まぁ、ここまで書いたけど、

例えばもし、スイッチさんがすでにMACテーブルに双方のアドレスが記載されたらどうするか。

その場合、スイッチは②のブロードキャスト（一斉送信）はせずにPC-Cだけにデータを送ります。

というわけは？

スイッチさん、実はちょっとしたフィルタリングもできるわけよ。

初回の「PC-A→スイッチ→PC-C」のときは

ブロードキャストなのでPC-Bにも一応送信するけど、

「PC-C→スイッチ→PC-A」

のときはPC-Bには何もアクション起こさずにデータ送れるわけです。

ふう。。。

そんなわけで、完全ではないけどL2通信はこんな感じです！！！

このブログ需要があるといいな。

【5】MACアドレスとかレイヤー

ごきげんYO！

もうすでに初めてな言葉が色々出てきて戸惑ってる人も多いと思いますが、

まだじょのじょのじょぐらいです。ｶﾞﾝﾊﾞﾛ～

コンピューター同士で通じ合う言葉がプロトコルであるとか

PCからWeb見るとかの仕組みを簡単に説明したので、

これからもう少し内部のこと書いちゃうYO！

左の図をご覧あれ！

珍しく定規機能とやらを使ってみた。

わたしはO型なので定規めんどくさいのだ。

物理層～アプリケーション層まであるね…。

これは、通信の役割を書いてます。

下から順に土台が作られていくかんじ！

（まぁでも実際のところ、物理層ってあってないようなｍ…ｹﾞﾎｹﾞﾎ）

レイヤ1、レイヤ2、レイヤ3…という意味で、「L1」「L2」とか表すお('ω')

今回はそんなL1とL2の低いところをざっくり説明します。

まず、物理層。

物理というのでモノです！そう！PC本体とか、ケーブル本体とか！

実体そのものってかんじです。おわりw

次データリンク層。

ぶっちゃけ、L1とL2は一緒に考えられることが多いからね～。

「データリンク層」と言われるぐらいなので、データそのものを送信する役割を担ってる部分です。

で、どこが物理層と一緒に考えられるかというと、

「物理アドレス」というアドレスを使って通信するからです。

で、物理アドレスというのは何かというと、MACアドレスなんすよ。

MACアドレスがL2通信をしている！

MACアドレスって初めて聞く人いると思いますが、

キミのスマホのネットワーク設定の画面見てみて('ω')

なんと、そいついるよね。

それもそのはず。

機器1台1台の通信ポート（ケーブルの穴）（データの抜け口）にそれぞれ1こずつ付いてくるアドレスです。

PC1台にしても、

・Wi-Fiでデータを送受信する用のMACアドレス

・有線のLANケーブルでデータを送受信する用のMACアドレス

・Bluetoothでデータを送受信する用のMACアドレス

とかMACアドレスだけで数種類あるんだなぁ～。

しかもこのMACアドレスは世界に1個しかないMACアドレスで、

上記3つのMACアドレス、地味にそれぞれ違うんですよ。

イメージで、通信するケーブルの穴を右の絵にしたけどね。

なので、物理アドレスと言われるだけで物理のポートだけじゃないので、、、悪しからず～。

ちなみに、ポートというのは通称NICと言われます。

では、リピートアフターミー。

MACアドレスは世界で1つ！！！！

L2通信！！！！

今回は以上です。

【4】プロトコルは言語だ！Languageだ！

はろ～

前回は、通信の超ざっくりとした仕組みを書きました。

AさんのPC-Aがルータを通るだけでインターネットが見れるほど、人生、、いやネットワークは甘くない！！！！！

今回は、ネットワークを学ぶ上で、大事な「プロトコル」という言葉を覚えましょう！

プロトコル＝言語

です。

（まぁぐぐったら、通信の約束事っておく書かれてるよ。）

コンピューター界隈で、PCさんやルータさんによってデータを送りあったり、メールの送受信とかまぁ色々するために必要なLanguage（言語）です。

左を見てみて～

人間は言葉を話して、意思疎通しますよネ！

日本は島国で鎖国の歴史もあったためか、日本語が母国語で、

日本人は主にLanguageは日本語です。

「こんにちは」で意味が通じる。

意思疎通は素晴らしいことです。

でも、例えばロシア人と挨拶しようとも、言語が異なるから通じ合えないよねっ！！！

困っちゃうよね！！

たとえ金を要求しようにも「ナニコノヒトコワイ・・・」って思われて、きっとさっさと逃げられちゃうよね。。。

それがコンピューター界隈だと、（右の絵見て）

「PC同士でファイルを送りあう際は「FTP」という言語を使ってファイルを送るよ～」

っていう意味です。

ほとんどのコンピューター界隈のPCは急に通信相手のPCからFTPを使われても対応できるのよ。

他には

「NTPという言語を使ってPCたちの時刻を合わせるよ～」

とか

「HTTPという言語でホームページ見るよ～」

とかね。

こんなかんじでコンピューター界隈の機器たちは何言語も話せるイカしたやつらなんだぜっ！

（しかしながら、とある機器はNFSとCIFSしか使えないような特殊な奴らもいるので一概には言えないっす）

てなわけで、ネットワークでは、色んなプロトコルを使って通信していくよって覚えていてね！

【3】通信って？（簡単な説明）

前回は、WANとLANについて説明しました。

LANが、ざっくりいうと、狭い範囲のネットワーク。

WANが俗にいうインターネットな範囲。

だからといって、実際にみなさんが持ってるPCがどういう経路で通信してるのか目には見えないことが多い！

なんせ今はWi-Fiとかで無線が多いもんねｗ

お家でPCを有線で繋いでる人少なくなってるんじゃないかな（知らんけど）

だから書いてみました～

登場人物は

・Aさん宅

PCさんズ

ルータさん

スイッチさん

（・Bさん宅

PCさんズ

ルータさん

スイッチさん）

 です。

主要キャストはAさんネットワーク内の方々w

◆主な役割

PCさんズ・・・みんなが持ってる端末のこと

ルータさん・・・みんな大好きTwitterとかGoogleなどのインターネットに行きたいときに架け橋になってくれるもの

スイッチさん・・・同じネットワーク内でPCさんたちが通信したいときに架け橋になってくれるもの

ただ、スイッチはあまり知られてないし、スイッチを目にする機会ないと思います。

まぁでも、Aさん宅内で端末同士が通信するには実は必要なもので…。

と、これ以上書くとややこしくなるからスイッチは、同じネットワーク内のPCさんたちが通信するための経由地と思ってください。

今度詳しく書く～

次に、前回から地味に出てきてるルータさん。

ルータさんは、インターネットやBさんのネットワークに出ていくための経由地。

要するにネットワーク間の通信のお仕事をしてくれる存在！

まずはルータさんがいないと、Twitterも見れないしぐぐれない！！

AさんとBさんが写真をシェアしたくてもできないのだ。

だからルータさんがいないとネットワークは何も始まらない！

これもまた詳しく書いていく～

では！

【2】LANとWAN

蘭とワン。

ふふ。

今回は会社で例えてみます～

※今回もあえてルーターを省略

とある会社にはA課、B課、C課がありました。

それぞれの課ごとに共有するファイルとかあるでしょう。

そんなときにどうやって共有するのか。

そう、ネットワーク！！LAN！

A課、B課、C課はそれぞれネットワークの範囲が区切られるようにしてるんですねぇ。

その理由は色々ありますが、1つに、セキュリティ。

課ごとにLANで区切ることで、

「A課の人はA課の共有ファイルだけ見れる！B課やC課の人たちは見られない」

「逆にA課の人も他の課のファイルは見れない」

といったかんじ。

都合がいいことも悪いこともあるでしょう。たぶん。

LANは狭い範囲のネットワーク！

ちなみに青線は、PCたちがLAN内で繋がってるよ～ってことです。

LANのネットワークのことを別称→セグメントといいます。

例：「A課のネットワーク」＝「A課のセグメント」

あえて省略したルータというものをインターネットとLANの間に置いてあげると

なんとその会社の人たちはインターネットでGoogleが見れるようになる（かも）しれない。

（まだ色々設定せなあかんことがあるので、インターネットが繋がる可能性が出てきたという意味でw）

インターネットということは、LANの中にいる人たちは、お外の世界に出られるわけです。

お外、、、広いですよね。

世界って広いじゃないですか。

そんな広い範囲のネットワークをWANといいます。