インターネットとは？

インターネットとは、世界中のコンピューターと情報をやり取りする、巨大なネットワーク網のことです。

元々は、冷戦時代の1969年に作られたアメリカ国防総省の軍事研究用ネットワークであるARPAnet（アーパネット）が起源であると言われています。

それが次第に学術・一般研究用のネットワークと相互接続し始め、発展し、1990年代に商用開始され、爆発的に普及しました。

以降、インターネットは世界中のISP事業者（プロバイダ）と呼ばれる業者が、IANAの管理のもと、協力してお互いを接続し合うことにより成立しています。

インターネットの形成

インターネットは、大手ISP事業者同士が互いに無償で協力しあって、また、中小ISP事業者が大手ISP事業者にお金を払って、互いのネットワークを相互接続しています。

特に、アメリカの大手ISP事業者が相互接続したネットワークをTier1ネットワークと呼び、Tier1ネットワークを形成するプロバイダのことをTier1 ISP事業者と呼びます。

このTier1ネットワークを頂点に、各国、およびその各地域に広がっています。

ネットワークとは？

複数のコンピューターを、ケーブルや無線などを使って繋ぎ、お互いに情報をやりとりできるようにした仕組みをネットワークと呼びます。

インターネットは、家や会社、学校などの単位ごとに作られた１つ１つのネットワークが、さらに外のネットワークとも繋がるようにした仕組みです。

外のネットワークと接続するために、ルーター呼ばれる機器や、インターネットサービスプロバイダと呼ばれる通信事業者のサービスを利用します。

世界規模でコンピューター同士を接続した、最も大きいネットワークといえます。

ネットワーク上で、情報やサービスを他のコンピューターに提供するコンピューターをサーバー、サーバーから提供された情報やサービスを利用するコンピューターをクライアントと呼びます。

私たちが普段使うパソコンや携帯電話、スマートフォンなどは、クライアントにあたります。

インターネット上には、メールサーバーやWebサーバーといった、役割の異なる多数のサーバーが設置されています。

それらのサーバーが、クライアントからの要求に従って、情報を別のサーバーに送ったり、持っている情報をクライアントに渡したりすることで、電子メールを送信したり、Webブラウザでホームページを見たりすることができるようになっているのです。

まず、コンピューターがネットワークに接続されていない状態です。

これをスタンドアロンと言います。

ここにもう一台のコンピューターがやってきて、一対一で通信するネットワークがまず作られました。

これをP2P(ピア・ツー・ピア)と呼びます。

しかしコンピューターがもっと増えて複数のコンピューター同士でやりとりしようとすると、ピア・ツー・ピアだけでは限界が見えてきます。

そこで、コンピューターの役割をクライアント（利用者）とサーバー（奉仕者）に分けて、複数のコンピューターからひとつのパワフルなサーバーを同時に使うことにしました。

これがクライアント／サーバネットワークです。

さらに、コンピューターが増えてくると、ネットワークとネットワークを相互に接続するようになりました。それが網の目のように世界中のコンピューターをつないでいきます。

それがインターネットです。

インターネットでは、複数の経路でデータは伝送されます。

途中でどのサーバーを経由したとかは関係なしに様々なサーバーにデータが中継されて届くようになっています。

たとえば、あなたが自宅のパソコンから「google.co.jp」にアクセスしようとすると、まず、パソコンから無線LAN（Wi-Fi）またはLANケーブル経由で自宅のルーターという機械にアクセスします。

ルーターは、光回線やその他のデジタル回線を通じてあなたが契約したプロバイダのサーバーに接続します。

そしてまず、「google.co.jpとはどこですか？」という問い合わせを投げかけます。

ブラウザのアドレス欄に入力する「google.co.jp」のような文字列は、「ドメイン名」と呼ばれる名前です。

これは世界のどこかにあるコンピューターの名前です。

ただし、名前ではそのコンピューターが実際にどこにあるのか、インターネット上の場所がわからないので、まず「このドメインはどこを指していますか？」と問い合わせるのです。

ブロードバンドとは？

1999年、ADSLでのネット接続が開始されると、それまでの主流であった電話回線の接続から高速大容量の通信が可能なブロードバンドの利用が盛んになっていきました。

ブロードバンドとは、明確な定義があるわけではありませんが、一般的に通信速度が毎秒500キロバイトを超えるような回線のことを示しています。

ADSL、光ファイバー、CATVなどが代表的なブロードバンドの回線になります。

このブロードバンドが普及したことで、それまで、画像の読み込みに数十秒もかかっていたような時代から、現在のような快適にインターネットが使用できる環境が整ったのだといえます。

意識することは少ないかもしれませんが、ウェブサイトの閲覧、メールの送受信、動画の再生やブログの更新作業など、インターネットを利用して行うことは全て回線を通してやりとりされています。

しかし、メール一つをとってもそうですが、相手を間違えずに正確に情報が届くのを不思議に思ったことはありませんか？実は、インターネットには”情報を送信”するための面白い仕組みがあります。

ただの機械であるコンピューターは、それだけではデータの送受信をすることができません。

ですが、”IPアドレス”という仕組みがそれを可能にしています。

IPアドレスとは？

インターネットで、情報の行き先を管理するために利用されているのが、それぞれのコンピューターに割り振られているIPアドレスと呼ばれる情報です。

このIPアドレスは、世界中で通用する住所のようなもので、次の例のように表記されるのが一般的です。

IPアドレスの例：　198.51.123.1

ところが、このIPアドレスは、コンピューターで処理するのには向いていますが、そのままでは人間にとって扱いにくいので、ホームページや電子メールを利用するときには、相手先のコンピューターを特定するために、一般的にドメイン名が使われています。

IP通信の実用例

IP通信はどのように実現されるのでしょうか。一番身近な例で言うと、インターネットのWeb閲覧が挙げられます。

例えば、自分のパソコンからYahooのホームページを見るとき、ブラウザを立ち上げて、下図のようにアドレスバーにYahooのIPアドレス(182.22.70.250)を打ち込みます。

インターネット上のサーバーは基本的にはIPアドレスを持っています。

YahooのWebサーバーは "182.22.70.250" というIPアドレスを持っているので、ブラウザからこのIPアドレスを指定することで、YahooのWebサーバーとIP通信を行うことができるのです。

また、ブラウザでIPアドレスを指定するときは通常"http://"と入れますが、これはhttpというプロトコルでIPアドレス182.22.70.250と通信する、という意味になります。

ただし、普段インターネットを見ているときは、おそらくアドレスバーは下図のようになっているでしょう。

これは、DNSという仕組みを利用しているためです。

簡単に言うと、IPネットワーク上のDNSサーバーが、www.yahoo.co.jpという文字列(FQDN: Fully Qualified Domain Nameと呼びます)を 182.22.70.250というIPアドレスに変換させているからです。

DNS（Domain Name System）とは？

どのプロバイダもドメインの問い合わせに対応するサーバーを用意しています。

DNS（ドメイン・ネーム・サーバ）と言います。

しかし、インターネットでは日々いろいろな人たちが新しいコンピューターを接続したり切ったりしているので、契約したプロバイダのDNSが「google.co.jp」を知っているとは限りません。

その場合、DNSはどうするかというと、他のDNSに「このドメイン知ってますか？」と問い合わせるのです。

実際にはサーバーもコンピューターになりますから、本来ならIPを指定しなければなりません。

機械はIPアドレスしか扱うことができません。

ただ、IPアドレスのままだと人間が理解しづらくなっています。

そのため人間が理解できるようにドメインという概念を作り、そのドメインとIPアドレスをつなぐ仕組みとしてDNSという仕組みが生まれました。

現在は、ドメイン名をIPアドレスに変換して機械が認識できる形式にしてからデータをやり取りするようなシステムが採用されているため、私たちが普段IPアドレスを意識することは少なくなっています。

この、IPアドレスとドメインを相互に変換して通信を行う仕組みをDNSと言い、DNSのサーバーは世界中に存在しています。

実感が湧きにくいかもしれませんが、世界中のコンピューターにはIPアドレスが割り振られています。

このIPアドレスは、現実世界で言う”住所”のような役割を果たしているため、コンピューターは送信先の情報を間違うことなく情報を送信できるのです。

IPアドレス、ドメイン名

IPにおいては、基本的に通信するコンピューターごとに（厳密には機器のインターフェイスごとに）唯一無二の「IPアドレス」と呼ばれる固有番号を割り当てられることが通信時の前提となっており、IPを採用するインターネットにおいても、接続する各組織に対して固有のIPアドレスの領域（範囲）がそれぞれ割り当てられます。

各組織はそれぞれに割り当てられたIPアドレス領域の中の固有の番号を、所有する各コンピューターに割り当てます。

IPアドレスは数字の羅列で人間には分かり難いというデメリットがあり、一般には英数字を使用した名前（ドメイン名）をIPアドレスに対応させて用います。

例えば、「ja.wikipedia.org」というドメイン名は「198.35.26.96」というIPアドレスに対応します。

インターネットに参加する各組織（研究機関、教育機関、企業、プロバイダ (ISP) 、協会・団体、政府機関その他）に対して、識別子として（広義の）ドメイン名が割り当てられており、各組織は所有する各コンピューターに対してホスト名を割り当てます。

ホスト名とドメイン名をドット（.）でつないだものが各コンピューターの固有名（FQDN）となります。

接続先ホストにはIPアドレスを割り当てる必要があります。

また、IPアドレスをDNSによって（狭義の）ドメイン名の資源として定義し供給することで、ドメイン名をIPアドレスを代替する記法として用いることもできます。

このIPアドレスは、機器ごとに固定で割り振られている場合もありますが、多くの場合ルーターによって、接続されているそれぞれの機器に割り振られることになります。

IPアドレスは10進数の8桁の形式で表されます。

理論上43億個の固有の番号を割り当てることができたIPアドレスですが、残念ながら”将来的”に枯渇することが問題になっています。

IPv4からIPv6へ

IPv4からIPv6へIOT（Internet of Things：モノのインターネット化）と言った言葉に代表されるように、家電や小物にコンピューターを内蔵するような時代になってきました。

こうした電子化の進歩によってコンピューターの数が膨大な量になることが予測されており、IPv4では量が足りなくなる可能性があります。

これを受けて、現行のIPアドレスであるバージョン4（IPv4）からバージョン6（IPv6）への以降が進められています。

IPv4アドレスの個数としては2の32乗≒43億個ありますが、前述の通り、世界中の端末を繋げるには数が足りていません。

元々、現在のIPv4は世界中の端末を繋げるという想定がなかった、というのが大きな要因です。

そのため、IPバージョン6(IPv6)という新しいプロトコルが出来ました。

IPv6では枯渇の問題だけでなく、IPv4での課題が色々と解決されています。

例えば、セキュリティの問題をクリアするために、IPv6が動作する機器では必ずIPsec機能が使えます。必ず使われるわけではなく、好きなときに使えるという意味です。

IPv4ではIPsec対応機器同士でないと使えなかったのが、IPv6では好きなときに好きな相手といつでもセキュリティを保つ通信が可能となるのです。

その他、バラバラだったIP通信の管理機能が統合され、ARPの機能やIGMPの機能がICMPv6に組み込まれたり、通信効率化(IPフラグメンテーションの廃止、Path MTU Discoveryの利用)の実装が為されています。

このIPv6は、約340乗通り（2の128乗）の識別ができるようになっており、約43億個（2の32乗）の識別しかできないIPv4に比べて膨大な数になるため理論上枯渇しないと言われています。

これを想定してIPv6の開発が始まり2011年に実用化されました。

しかし、日本では、各企業が通信機器を交換する費用を用意できなかったことや、IPv6を扱える技術者が少ないことが普及の妨げとなり、2012年以降においても外資系企業のバックボーンでの利用に留まっています。

IPアドレスの枯渇が叫ばれ、IPv6が誕生してからもう20年くらい経過していますが、普及率は低迷しています。

個人的に思う一番のネックは、アドレスの見にくさです。

今まで10進数の3桁の数字が4つ並んでいただけなのが、『16進数の数が32個並ぶ』という、長くて覚えにくく管理し辛い表記になってしまったのです。

例えば以下のようなアドレス表記になるのです。

0123:4567:89ab:cdef:0123:4567:89ab:cdef

そして現状IPv4の数はプライベートIPやNAPT等に助けられ、なんとか間に合ってしまっています。

今後、徐々にIPv4から移行していくことが予想されますが、完全に切り替わるまでにはまだ時間がかかりそうです。

IPアドレスは、WEBページの閲覧にも役立っています。私たちが普段使用しているブラウザは、世界中にあるWWWサーバーに保管されているWEBコンテンツを自分のPCに向けて配信し、表示させる役割をしています。

皆さんが利用している”URL”は、目的のページが存在するサーバー上の住所を表しているもので、世界に二つと存在しないものです。

ブラウザにURLを送信するというのは、サーバーにWEBページのデータを要求するという行為になっています。

この要求に対して、サーバーがWEBページの元になるデータをブラウザに返すことで、WEBページの閲覧が可能になるのです。

データはどうやって届く？

インターネットの基礎になっているのは、データ通信です。

つまり、デジタルデータを音声、電気、光などの信号に変換して別のコンピューターに送信しているのです。

しかし、インターネットのように世界中にあるコンピューターにデータを届けるには、追加しないといけない機能がいろいろあります。

まず、データを送信する相手を見つけて、そのデータを送ってくれる仕組みが必要になります。

「ルーター」という機器がその役割を果たしています。

家庭や会社など、ひとまとまりのネットワークの出入口にはこのルーターがあり、外部に出るデータを全て受け取っています。

そして、受け取ったデータに書かれている宛先情報を見て、目的地に近い別のルーターに送り出すということを繰り返して、目的地までデータをリレーのようにして送っていきます。

さて、こうしてリレーされてきたデータを海外に送るとして、日本の端にあるルーターまでやってきたとしたら、このデータは、どうやったら海外へ渡っていけるでしょうか？

これには、「海底ケーブル」を利用します。

現在の海底ケーブルには、光ファイバーがたくさん詰まっているので、光の点滅でデータを伝えていきます。

こうして海外に渡ったデータは、また現地のルーターからルーターへと次々にリレーされて、めでたく目的地のコンピューターまでたどり着くのです。

こうした仕組みは、携帯電話を使ったインターネットサービスにおいても同様です。

基地局までが無線となるだけで、あとは有線の通信と変わりません。

電話とインターネットは、相手まで情報を届けるための仕組みという意味では、よく似た仕組みによって成り立っています。

会話するコンピューター

インターネットの仕組みを知るうえで、もう一つ重要なことがあります。

例えば、世界中の人間が一堂に会して何か共同作業をしようとした時、最初に問題になるのはどんなことでしょうか？

おそらく、言葉の問題でしょう。

世界中に存在する多数の言語をすべて理解し話すことができる人、というのは、いたとしてもごく少数で、母国語しか話せないし、理解することもできないという人の方が多いでしょう。

それでも、人間なら身振り手振りでなんとかコミュニケーションできるかもしれません。しかし、機械にはそんな柔軟性はありません。

そのため、インターネットでは、コンピューター同士がお互いにやり取りする言葉（プロトコルといいます）を決めています。

それは「TCP/IP」というコンピューター専用の言葉で、インターネットではTCP/IPによるコンピューター同士の会話が行われています。

なお、狭義の「インターネット」は、「接続された機器がTCP/IPで会話するネットワーク」を指しています。

プロトコルとは？

インターネットでは、コンピューター同士が通信を行うために、TCP/IP（ティーシーピー・アイピー）という標準化されたプロトコルが使われています。

プロトコルとは、コンピューターが情報をやりとりする際の共通の言語のようなものです。この仕組みのおかげで、インターネット上で、機種の違いを超えて、さまざまなコンピューターが通信を行うことができるようになっています。

インターネット・プロトコル（IP）は、インターネット上の通信に用いられる基本プロトコル（ネットワーク層（レイヤー））であり、その上にトランスポート（転送）層、さらにその上にアプリケーション層のプロトコルを組み合わせて用いています。

転送プロトコルにはTCPやUDPなどがあり、アプリケーション・プロトコルにはWWWで用いられる HTTP、ネットニュースに用いられる NNTP、チャット（IRC）、ファイル転送（FTP）、ストリーミングなどさまざまな利用方法に伴うプロトコルが存在します。

インターネット・プロトコルは狭義のインターネット（The Internet）だけに使われるプロトコルではありません。

例えばインターネット・プロトコルや周辺技術を、企業内等のローカル・エリア・ネットワーク（LAN）環境で応用したものはイントラネットと呼ばれています。

また、イントラネットを相互接続したものはエクストラネットと呼ばれています。

インターネットへのアクセス（接続）は、一般にはインターネット・プロトコル技術を搭載したインターネット端末を使用して、インターネットサービスプロバイダ経由で接続します。

また独自ネットワークやイントラネットから、ゲートウェイ等を経由して接続できる場合もあります。

ワールドワイドウェブ(WWW)とは？

ワールドワイドウェブはクライアントサーバモデルに基づくシステムです。

ワールドワイドウェブ上の文書などの資源にアクセスするには、まずウェブブラウザにURIを入力するか、文書のリンクを辿ります。

すると、第一段階としてURIのサーバー名を表す部分がドメイン・ネーム・システム (DNS) と呼ばれるインターネットの分散データベースによってIPアドレスに変換されます（IPアドレスが直接指定されている場合はこの変換は行われない）。

次に、そのIPアドレスに対応する WWW サーバーに対して、URIのスキーム（通信方法などの指定）に従い接続を試みます。

プロトコルとしては主にHTTPが使用されます。

一般的なウェブページでは、文書を構成するHTMLファイルや画像ファイルが要求され、即座に要求元に転送されます。

ウェブブラウザは、受け取ったHTMLファイルやCSSファイルにしたがってレンダリングし、画像をはめ込み、リンクをはめ込むなどの仕事を行います。

これによって利用者が見ている画面上の「ページ」が生み出されます。

多くのウェブページは他の関連する文書へのハイパーリンクを含んでいます。

それは例えばダウンロードのページだったり、ソース文書だったり、他の定義だったり、ワールドワイドウェブ上の何かの資源だったりします。

このハイパーリンクによって情報の網（ウェブ）が形成される。

これによってワールドワイドウェブが構成されています。

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