自分の家でインターネットができるようになったのは高校生の頃でした。大学生の時は賃貸マンションで管理しているプロバイダーにそのまま契約しただけなので、プロバイダーについてそこまで意識することはなかったです。そして社会人で地域が変わり、マンション単位で契約しているプロバイダーがなかったので、自分で初めて選ぶことになりました。それが大失敗だったんですねー。安さと契約の手軽さで大阪の○イコムを選らんだのですが、回線速度遅すぎてまじ○ねって感じでした。皆さん、○イコムだけは選んじゃダメです。
で、その時に思ったんです。次は失敗したくねーって笑 なのでプロバイダーやらインターネットについて、仕組みをまとめておきます。仕組みを知っていれば、手を打てるはず。
ところで、こういったデジタルとアナログな層が入り混じった分野を理解するのは骨が折れますね笑 結局、この記事を書くまでに時間がかかりました。。。
インターネットに繋がるまで
上図はインターネットまでに必要な様々な仕組みを絵にしました。
インターネットは、ネットワークの形態の一つとなります。最低限ネットワークを構築するのに必要なものと、そこからインターネットに繋ぐのに必要なものを分けて記載してみました。
まず始めに、ネットワーク構築に必要なものを記載します。インターネットは、このネットワーク構築の先にあるものとお考え下さい。
ネットワーク構築で必要なもの
ネットワークに必要なものは以下です。
- Network Interface Card（NIC）
- IPアドレス
- LANケーブル（無線LAN）
一つ目が、Network Interface Card(NIC)です。LANケーブルをPC に挿しますよね？ あれがNICです。NIC はmacアドレスというものを保持しており、全てのNICでそのアドレスが異なります（仮想上は除く）。（管理どうやってんでしょ）
そして、そのmacアドレスに１対１で対応するように設定されるのがIPアドレスになります。よく、ネットワーク上の住所と呼ばれるやつですね。IPアドレスを指定しないことには情報を送信できません。IPアドレスに紐付くmacアドレスを特定すれば、それがどの端末かを特定できます。ネットワークの犯罪で捕まる最終的な証拠となるのはこのmacアドレスを持つNICですね。
三つ目が、有線LANケーブルです。最近のノートPC だと無線LANが常備なので記載しましたが、このどちらかを用いて通信できる状態を作ることが必要です。有線LANは電気信号で通信しますが、無線LANは光信号(電波)で通信します。
ネットワークでやり取りされる通信量はパケットという単位になります。よく携帯電話料金の明細に出てきますよね？ アレです。上記の環境さへ整えば、このパケットを飛ばせるようになります。
インターネット接続に必要なもの
インターネット接続に必要なものは以下です。以下では有線での接続について述べます。
- Internet Service Provider（ISP）
- モデム（AD変換）
- 回線
ネットワークは自力で構築できます。しかし、インターネットには自力で接続できません。インターネットは世界中と繋がっています。世界規模のネットワークです。そのためのインフラ整備は国単位での協力が不可欠ですし、国同士の協力も不可欠です。例えば日本国内だけのネットワークがあったとして、それはインターネットって言えるんですかね？
そのインフラ整備の一つとしてあるのが回線です。回線は情報を伝えるために必須です。情報は、電気信号で伝えるか、最近だと光信号で伝えるのが主流となります。マンションとかで既に回線が入っていたら大丈夫なのですが、それがない状態でインターネットに接続しようと思うと、やはり回線を近くから引いてこないといけません。
また、Internet Service Provider との契約が必要です。インターネットは世界規模のネットワークです。曖昧な雲みたいなところに、私も仲間に入れて！ っていうような飛び入り参加はできません。具体的には Teir1 と呼ばれるプロバイダのグループがあって、そこが並列的に情報を繋いでいます。そしてその下に一次、二次となるプロバイダがぶら下がっています。そしてインターネットで参照している何かしらのページが置いてあるサーバは、どこかのプロバイダに属しています。つまり、プロバイダ網がインターネットを作り出しているのです。
かなり前の資料ですが、プロバイダ間の接続について図を発見したので載せておきます。
https://i.impressrd.jp/e2007073019
このような網目状の経路が確立し、インターネットが実現しています。でも、回線があればプロバイダいらなくね？ って少し思いませんか。プロバイダって勝手に関所作って通行料払わしてるだけじゃん！ って少し思います。それはまた下で考察してみます。
最後にモデムです。呼び方が正しいのかは分かりませんが、PC で認識させるために、アナログな波形で入ってきた光や電気信号をデジタルな波形の信号に変換する、AD変換器が必要です。モデムはその役割を果たしています（ちなみに光回線の場合はONUって言うみたいです）。
プロバイダとは何ぞや？
インタネーットで世界中の情報を検索できるのは、プロバイダ同士が世界規模で網目状につながっているためです。でも実際、プロバイダの役割は何でしょうか？ 各社で展開するサービスは様々な実態として差別化されているでしょうから、最低限の役割について書きたいと思います。
ケーブル回線や光回線など、情報を通信するための回線を引いているのは、回線業者です。プロバイダはそこに関所を作って通行料を要求している ってわけではありません。プロバイダにしかできない役割を果たしています。
IPアドレスを提供する
ネットワークで通信する情報(パケット)の中には、IPアドレスが必ず埋め込まれています。逆に言うと、IPアドレスがないと通信できません。IPアドレスはよくネットワーク上の住所として例えられます。住所を書かないと手紙が届かないように、IPアドレスがないと情報を届けられないのです。
そして、そのIPアドレスを与えるのがプロバイダです。とはいえ普段、IPアドレスなんて意識しないですよね？ 意識しないでも良い仕組みをDHCPと言います。この仕組みは、自分が通信したいタイミングでプロバイダに対して、なんでも良いから余ってるIPアドレスよこせ、って仕組みなんです。これによって、インターネットの際のIPアドレスを一時的にゲットできます。
プロバイダは、枯渇するというIP(v4)アドレスを買い占め（人聞きが悪いですね）、それを自分の管轄内で貸し与えています。
宛先までの経路を最適化する
さて、IPアドレスをゲットできたらいよいよ通信の準備が整いました。それで、まずはキーワード検索したいのでGoogle検索 の画面を、ってなる訳です。Google は次のようなURL https://www.google.co.jp/ でアクセスします。
あれ？ 通信するにはIPアドレスが必須って言ってるのに、どこにもIPアドレス載ってなくない？ って思いますよね。実は、こういったドメイン名（www.google.co.jp にあたる箇所）とIPアドレスの対応表が存在します。それを担うのがDNSです。また、DNSも世界中に色々存在するわけなので、プロバイダはどのDNSに問い合わせれば良いか、といったことも管理しています。
DNS で宛先のIPアドレスが分かっても、それで経路が決まるわけではありません。プロバイダは、その宛先にたどり着くまでに、次にどのプロバイダを目指せば良いかの経路を決定してくれます。最適な経路での通信を提供してくれているのです。もし最適化されていないと、例えば回線が断線していたときの回り道をしてくれなかったり、そもそも宛先まで辿り着かないか、辿り着いたとしても激遅でしょう。
回線業者とプロバイダ
ふと思ったのですが、回線とプロバイダって切っても切れない関係です。じゃあ、回線業者がプロバイダの役割やればよくね？ って思っちゃいます。実際、一緒になってやってるところもありますが、別々のところが多い気がします。人が作った道具(回線)を使ってサービス(インターネットを提供する)を始めるって、何だか商売上手ですよね。
プロバイダがこんなに多く存在できるのは、有線として存在する回線が有限でありかつネットワークに地域性があるがあるからだと思います。もしこれから先、無線での衛星通信が実用的に耐えうるようになったら、回線というインフラも必要なければ地域性も無視できるため、衛星側にISPの役割を移管させてら、ISPは必要なくなるかもしれませんね。
インターネットまでの経路まとめ
さて、最後にインターネットまでの回線経路についてまとめておきます。
①プロバイダからIPアドレスをもらいにいく。事前に設定しておいた認証キーで接続しにいきます。
②DNS によって宛先のIPアドレスを解決する。
③パケットに自分と宛先のIPアドレスを入れて送信。
④とりあえず契約したプロバイダのルーター（然るべきところに道案内してくれる機器）まで辿り着く。
⑤最適な経路をもって宛先のサーバーまで辿り着く（プロバイダって、プロキシとか立ててるんだろうか…？）。
⑥要求されている内容に従ってサーバーで処理し、結果（大抵の場合、WebページなどのHTML）をパケットに埋め込む。
⑦自分に向けてパケット送信。同様に、最適な経路で返ってくる。
⑧（ブラウザなどで）結果を表示。
ざっくり言うとこんな感じです(^^;) 勿論、全てを一般化できているわけではないので、イメージ程度に捉えてください。また、今回ご説明したのは有線の場合です。無線の電波経由の場合は少し変わるだけなのですが、また機会があれば書きたいと思います。
では、今回は以上となります。通信ってデジタルだけじゃなく、回線とかは物理的な世界の話（アナログ）です。そもそも媒体してるのって交流？光？周波数は？どうやってデジタル化してるの？などなど、色々調べてて時間がかかっちゃいました(^^;)
少しでもお役に立てると幸いです。ではでは。