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ネットワークとは

広義には網の目のように張り巡らされた組織を意味するが、ことコンピュータネットワークという意味では、TCP/IPによって接続されたコンピュータの集まりの事を指す。

視点によって使われ方は様々であり、ここではその中で次の視点に対応する語を説明する。

  • WANとLAN
  • 経路制御
  • 自律システム

WANとLAN

WANとはWide Area Network、すなわち広域ネットワークを指し、それに対応するLAN(Local Area Network)は局所的なネットワークのことを指す。平たく言えば、LANは社内や家庭のネットワークのことを指し、WANはLAN同士を接続するネットワークということができる。

経路制御

経路制御とは、簡単に言えばIPパケットの送信元から送信先にどのような通り道で届けるかを制御するということである。経路制御のことをルーティング(Routing)と呼ぶこともある。

ネットワークの最小単位は、ネットマスクで区切られたサブネットである。送信先が送信元のサブネットに存在しない時には、経路制御が必要となる。具体的には、外部のサブネットやもっと遠くのネットワークへ、ネットワークをまたいで通信を行う時には、ネットワーク間をつなぎとめるルータ(Router)と呼ばれる機器を介し、IPパケットは一つもしくはいくつかのルータをバケツリレー方式で送られる。

特に「隣のネットワーク」ではない場合には、いくつかのルータを介して通信する必要がある。網の目のように張り巡らされたネットワークではいくつもの経路が存在することがあるため、どのような宛先に対しては次にどのルータ(ネクストホップ)にリレーするかを決めてやる必要がある。この、宛先に応じてどのようなネクストホップにリレーするかを決めるポリシーのことを、経路制御ポリシーといい、これを実現する取り決めのことを経路制御プロトコルという。

代表的な経路制御プロトコルには次のようなものがある。

  • RIP(Routing Information Protocol)
  • OSPF(Open Shortest Path First)
  • BGP(Border Gateway Protocol)

RIP

RIPは、小規模なネットワークで古くから採用されているプロトコルである。RIPでは、宛先に到達するまでに経由する可能性のあるルータの数をホップ数という値で数値化する。さらに、DVA(Distance Vector Algorithm)というアルゴリズムで隣接ホストとの経路を動的に交換し、パケットが宛先のネットワークアドレスにたどり着くまでの最短経路を決定する。

遠隔のネットワークでは構成が変更になる可能性もあるため、宛先までのホップ数は定期的にルータ間で情報交換される。RIPには情報交換するための時間が固定になっているなどの制約があり、大規模なネットワークでは一部のネットワーク構成の変更がネットワーク全体にいきわたるのに非常に時間がかかるというデメリットがある。

OSPF

OSPFは、RIPが持つ制約を解決し、比較的大規模なネットワークで利用されているプロトコルである。 OSPFは、ルータ間の帯域などをもとに宛先までのコスト値を計算し、コスト値の低い経路を通信経路として利用する。また、コスト値の更新は、構成変更があると随時その差分だけを各ルータに配信する仕組みのため、RIPが抱えるネットワーク全体に情報がいきわたるのに時間がかかるという問題も解決している。

BGP

BGPは、主に後述する自律システム間の経路制御プロトコルとして利用されている。

基本的な経路選択の方法はOSPFに似ており、保持している経路の候補から最適な経路を選択するという点は似ているが、BGPでは大規模な(ほぼ)固定されたネットワーク間での経路制御に利用されることから、隣接するBGPルータへの経路情報をすべて保持している点が大きく異なる(いわゆるデフォルトルートという概念がない)。

BGPではネットワーク構成変更があった場合は、ネットワーク情報を隣接するBGPルータに配信し、これがバケツリレー方式で到達できるASのBGPルータに伝播してゆく。また、網の目のように張り巡らされたネットワークでは、時に伝播させた情報が戻ってくる場合も考えられるが、伝播させる際に自AS番号をリストとして添えて送信する仕組みになっていて戻ってきたことを検出できるため、経路情報を更新する時点でループを回避することができるようになっている。

インターネットでは、安全な自律分散を実現するために、このようなBGPの仕組が利用されている。なお、BGPはAS内でも利用することが可能で、特にAS内で利用するBGPのことをiBGP、AS間で利用するBGPのことをeBGPと呼ぶこともある。

自律システム

自律システム(Autonomous System:AS)とは、インターネットにつながるひとつ(もしくは複数)の経路制御ポリシー配下にあるIPネットワークやルータの集合のことを言う。 ASは単一の経路制御ポリシーを共有するネットワークで、個々のISPや企業などが保有・運用するネットワークがこれにあたる。内部の構成を問わず、外部から見るとひとつのネットワークとして見える。

ASは各国のNIC(日本ではJPNIC)などが発行するAS番号(ASN)によって識別される。インターネットはAS同士がつながりあってできているともいえる。AS間の経路制御に使われるプロトコルをEGP(Exteriror Gateway Protocol)といい、これに対してAS内ではIGP(Interior Gateway Protocol)と呼ばれる。

IGPにはRIPやOSPFなどが、EGPにはBGPなどが使われており、AS内外の経路制御は独立して運用されている。一見複雑なようにも見えるが、このような経路制御が分かれたモデルになっていることで、マクロに見るとAS間(つまりネットワーク間)での経路制御を行い、ひとたびASにつながれば後はAS内のプロトコルに従って経路制御されることで、それぞれのレベルで管理する対象が単純になる。また、このようなモデルになっているため、AS内で障害が発生した場合にも、影響をAS内にとどめることができる。

【カテゴリ】:ネットワーク  

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