【超入門】インターネットってどんな仕組みで繋がってるの?

ネットワーク, 初心者向け

僕が小学生の頃、世界ではWindows XPが発売されました。僕は攻略Wikiで得た知識で同級生の英雄になりました。
僕が中学生の頃、世界では初代iPhoneが発売されました。僕はmixiや前略プロフィールで黒歴史をたくさんつくりました。

2000年代は世界中の人にとって、インターネットが急速に身近なものになった時代でした。
そんな、子供の頃から当たり前に繋がるインターネットとはなにか。どうして繋がるのか。真面目に調べることにしてみました。

デジモンの映画最新作「LAST EVOLUTION 絆」観てきたんですが、感動しました。デジモンはPCやインターネットが身近になり始めた2000年頃のアニメですが、小学生の光子郎のインターネットの使いこなしっぷりは現代で考えても天才でしかありません。

※ 筆者はインフラ詳しい人ではないので、ターゲットもインフラ詳しくない人向けです。大人なら誰でもわかる難しくない文章で書いたつもりですが、ニュアンス違いがあったらご指摘ください。

単純な接続と複雑なネットワーク

単純なネットワークを想像してみると、紙コップ同士を糸でつないだ糸電話や、ゲームボーイアドバンス同士をつないだ通信ケーブルが思い出されます(世代がバレる)。2つの端末に対して1本のケーブルがあれば通信できるというシンプルな仕組みですが、4人で同時に対戦したい時、ゲームボーイアドバンスではソフトが4つと通信ケーブルが3本必要でした。

DSの時代になると、ソフト1つで複数人が遊べる「おすそ分けプレイ」が生まれました。ワイヤレスになってケーブルが不要になったうえ、一人だけソフトを買えば皆もハッピーになれます。

Ten computers with a router
(出典:インターネットはどのように動くのか – ウェブ開発を学ぶ | MDN

同様に、すべてのPC同士を線でつなぐことは不可能なので、複数のPCを1つのハブに集めて、各PC間の通信コストが最小限になるような工夫がされています。このネットワークがいくつも繋がっているのがインターネットです。

ピアツーピアって?

容量の大きいファイルを不特定多数の人がダウンロードすると、ファイルがおいてあるサーバーは一度に多くの情報を送信しなければいけなくなり、1箇所だけ負荷が大きくなります。

そこで、サーバーを経由せずにエンドユーザー同士で通信をすることでサーバー負荷を最小限にできる方法が「ピアツーピア(P2P)」です。
上の説明と逆行してるようにも思いますが、以前はスカイプに導入されたり、ファイル共有ソフトなどで使われていましたが、最近では匿名性を高めるためにブロックチェーンを始めとした暗号通貨技術に活用できるなどのメリットもあるため再び注目を集めています。

世界は全部ケーブルで繋がっている!?

世界中の海底ケーブルの地図(出典:Submarine Cable Map

「すべてのPC同士を線でつなぐことは不可能」と前述しましたが、世界中のネットワークはほぼ全て海底ケーブルで繋がっています。

「オンライン」という言葉は、機器同士が物理的に繋がっているという意味です。地球何周分ものケーブルが海底や地中に敷かれて、インターネットという壮大な概念は僕たちの端末をオンラインにしてくれているんです。それぞれの国のネットワークを束ねて管理している機関や業者によって、世界中のネットワークに繋げられています。

そんな広大なデジタルの海の中で、「どこどこのだれだれさんのサイトの内容くーださい」とブラウザに打ち込むと、瞬時にサイトの内容が取得されます。その仕組みにはIPアドレスとドメインが深く関係しています。

インターネット上の住所、IPアドレスとドメイン

インターネットは誰のものでもありませんが、インターネットにつなげる端末には、それぞれが認識できるようにIPアドレス、ドメイン名、 プロトコル、 ポート番号といった情報を持っています。

あなたのパソコンやスマホにもIPアドレスが振られているし、接続するサイトにも振られています。僕のサイトのドメイン(t-hsn.com)は「183.181.97.142」というように、サイトにもIPアドレスがあります。数字の羅列は人間には覚えにくいので、ドメインという自由な文字列で紐付けられるようにしています。ドメインとIPアドレスはDNSという仕組みで管理されています。

これらのインターネット上の住所は非営利機関によって管理されています。

IPアドレスとドメインを管理する非営利機関

ICANN世界中のIPアドレス・ドメインを管理
APNICアジア・太平洋地域のIPアドレスを管理
JPNIC日本のIPアドレスを管理
IPアドレス管理指定事業者エンドユーザーにIPアドレスを提供する

インターネットとWEBは同義ではない!

ブラウザでドメインを入力してWEBサイトにアクセスすると、「インターネットに繋がった!」という実感がありますが、インターネットはWEBとは同義ではありません。

WEBサーバーというコンピュータがブラウザにわかりやすい情報を送信してくれる仕組みがWEBで、メールは受信サーバーと送信サーバーがそれぞれメッセージをやり取りしてくれるおかげで届きます。オンラインゲームをするためにはゲームサーバーがあるし、ファイルを格納する専用のサーバーもあります。

インターネットを活用したサービスを提供するため、それぞれのコンピュータがそれぞれの役割を果たしてくれています。WEBはインターネットの一部の機能でしかないんですね!

あなたのPC/スマホがインターネットに繋がる仕組み

スマホやPCを持っていたからと行って、線をつなげたらいきなりインターネットに繋がるわけではありません。

  • モバイル回線
    →携帯キャリアやMVNOと契約し、基地局から発信される4G(LTE)や3Gの電波で通信します。国内の電波の届く場所ならどこでも通信でき、比較的高速ですが時間や場所によって不安定になります。
  • 家庭や公共のWi-FiやLAN
    →NTTなどの回線事業者とプロバイダを契約し、電話回線や光回線などで通信します。原則、契約した場所でしか通信できませんが高速です。
  • 衛星通信
    →人工衛星を経由したマイクロ波を使って通信します。災害や山岳地帯にも強い半面、天気に影響されたり地上回線より高価で低速です。

有線と無線の使い分け

衛星通信は地上36,000m上空にある人工衛星から電波を発信するものですが、どこでも繋がるからといって、一旦上空に電波を打ち上げてから地上に戻す衛星通信を使うんだったら、最短距離で高速な海中ケーブルを通って有線でネットに繋げたほうが断然早いです。

最近では置くだけWi-Fiや5Gという新しい機器や規格も登場して、家庭でも街でもワイヤレスで繋がることが主流になりました。携帯回線の高速化は、高速なネットワークで繋がった基地局が全国に張り巡らされて発信されているおかげです。モバイル回線は混雑に弱いのでアクセスが集中すると極端に遅くなる反面、有線回線は安定して高速なのでほとんど影響がありません。
ワイヤレスはエンドユーザーにとって便利ですが、基盤のネットワークやシステムでは有線でなければいけない場合がほとんどです。

ちなみに、次世代のWi-Fiになりうる新技術が開発されつつあるそう…。無線技術の発達はこれからも止まりそうにありません。

「Wi-Fiの100倍速い! LED照明の光で無線通信できるLi-Fiとは」