【初心者向け】Windowsにおけるネットワークについて

Windows
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ここでは、これからエンジニアを目指している人向けに
コンピュータのネットワークについて説明します。
僕が初めてエンジニアになった時に教わった内容ですので、
これからエンジニアを目指している人は是非、参考にしてください。

ネットワークとは

ネットワークとは…

  • 複数のコンピュータを接続してできた通信システムのこと。
  • 通信システムの規模によってLANWANに分類される。
  • 世界規模で相互接続したネットワークをインターネットという。

ネットワークの前提
通信を行うためのシステムなので、当たり前かもしれませんが、
コンピュータなどが2台以上ないといけません。
※通信を改めて説明すると、「情報の伝達」のことです。

ネットワークの種類

次に、ネットワークの種類について、細かく記載していきます。

LAN(Local Area Network)

読み方:ラン
内容:限定された範囲で構築されたネットワークのこと
限定された範囲とは:例えば、学校やオフィスなどを例にあげることが多いです。

WAN(Wide area Network)

読み方 :ワン
内容:LAN同士を接続して広域なネットワークにしたもの

ネットーワークの図

ネットワーク図

<図のワード説明>
PC…コンピュータ
ルータ…異なるネットワーク同士を結ぶハードウェア
ハブ… LANケーブルの集線装置
LANケーブル…通信を行うためにコンピュータをつなぐ線

インターネット

内容:LANやWANを世界規模で結び付けたネットワーク
注意:インターネットはただの道のことを言います。

URLに”www” と記載されているものがあると思います。
これは、”world wide web“の略で、世界をつなぐクモの巣と訳せます。
クモの巣のように線が張り巡らされていて、それが世界中とつながっているので、
そのように名前がつけられました。

ちょっとまとめ
LANやWANを世界規模で接続したネットワークのことを「インターネット」と言い、
どのネットワークにも繋がっていない状態のことを「スタンドアローン」と言います。

コンピュータの住所

日常でも誰かと連絡をとる時、電話なら電話番号が、
手紙なら住所が必要だと思います。

だれかと連絡を取る行為は、”通信を行う”ということです。
そのため、コンピュータ通しでも、相手の連絡先が分からないと通信できません。

IPアドレス

コンピュータではIPアドレスを使って、コンピュータを特定しています。

IPアドレスとは…

ネットワーク上のホスト(コンピュータのこと)を特定するための文字列
※住所のようなもの
通信をする際、必ず使用され、IPアドレスが無いと通信ができません

IPアドレスのルール

同一ネットワーク内では、ユニークでなければなりません。
※ユニークとは…重複しない、唯一という意味
ユニークでないと、どこの誰なのか判断できないので、当たり前といえば当たり前ですね。

IPアドレスの書式

最大3桁の10進数(0~255)を4ブロックで表します。
例: 192.168.11.9

ここでの「.(ドット)」はブロックの区切り文字となります。
「.(ドット)」 で区切られている範囲が1ブロックとなり、
1番目のブロックを『第1オクテット』というように、第14オクテットと呼ぶこともあります。

デフォルトゲートウェイ

異なるネットワークへの出入口のこと。
ここではルータがその役割を担っており、ルータのIPアドレスと表現することもできます。

異なるネットワークのホストと通信する際には、
必ずデフォルトゲートウェイ(ルータ)を通らなければなりません。

DNSサーバ

Domain Name Systemの略
名前解決を行うサーバのことです。

名前解決とは…
FQDNとIPアドレスはDNSサーバによって相互に変換しており、
ことを名前解決といいます。

IPアドレスは数値で構成されているので、直観的に判断しにくいです。
そのため、IPアドレスを直観的に判断できるホスト名に紐付けて、
通信に使用する仕組みが名前解決です。

例: IPアドレス(74.125.235.151) = ホスト名(www.google.co.jp)

URLとは…
Uniform Resouce Locatorの略
webページをwebサーバに要求するための文字列のことです。

URLについて

少しだけネットワーク本来の内容から脱線しますが、
URLというワードが出たので、簡単にURLについて記載していきます。

URL

<図の説明>

①:通信プロトコル(通信を行うためのルール)
『http』の部分
※プロトコルとは…規定のこと

②:区切り文字
『://』の部分

③:FQDN(ホスト名 + ドメイン名)

③-1:ホスト名(コンピュータ名)
『www』の部分
③-2:区切り文字
『/』の部分
③-3:ドメイン名(ネットワークそのものの名前)
『sample.com』の部分

④:区切り文字
『/』の部分

⑤:webサーバ内のファイルパス
『index.html』の部分

WEBサーバとは…
クライアントがwebページに関連するサービスを、要求したときに応答するサーバのことです。

IPアドレスがユニークになるために

IPアドレスはユニークでなければなりません。
しかし、インターネットは 世界中とつながっているので、
ユニークにするには大変です。

そこで、ネットワークを分割して、管理をしているのです。

サブネットマスク

サブネットマスクとは…

  • ネットワークを分割して管理する為のマスク情報
  • IPアドレス枯渇問題への対応策
  • IPアドレスのネットワーク部とホスト部を識別するための番号
  • サブネット計算をする際に使用する
    ※サブネット計算については後述します。
サブネットマスク

ネットワーク設定情報の確認

ネットワークに関する知識が分かっても、
実際に管理するためには、確認方法や操作方法を知る必要があります。

ここで、その方法を記載していきます。

ipconfigコマンド

コマンドとは…
ここでは、“コマンドプロンプト”を利用したコマンドのことを指します。

コマンドプロンプトは、Windowsをコマンド操作する機能を提供するCLIのアプリケーションです。

コマンドプロンプトの立ち上げ方は「ファイル名を指定して実行」ウィンドウに
「cmd」と入力しEnterキーを押下
※『Windowsキー』 + 『Rキー』で 「ファイル名を指定して実行」ウィンドウが開きます。

コマンドプロンプト画面にて、「ipconfig -all」コマンドを入力し、Enterキーを押下すると
IPアドレスなどの情報が表示されます。

ipconfigコマンド実行時の内容説明
物理アドレス…各NICを一意(ユニーク)に識別する番号
IPアドレス…ネットワーク上のコンピュータを一意(ユニーク)に識別する番号
サブネットマスク…ネットワークアドレスとホストアドレスを識別するための番号
デフォルトゲートウェイ…ルータなど、ネットワークの出入口となる機器のアドレス
DHCPサーバ…IPアドレス等ネットワークに必要な情報を自動で割り当てるサーバ

コマンドについて

コマンドの書式
コマンド名△オプション△引数
※△…半角スペース

オプション:コマンドの付加機能を動作させるために必要な情報
引数:コマンドを動作させるために必要な情報

引数とは…コマンドに引渡すパラメータのこと。

ネットワーク関連のコマンド

ipconfig
ネットワーク設定情報をコマンドプロンプト上に出力する
引数なし
オプション  『-all』 …より詳細な情報を出力をする

ping
ネットワーク上でコンピュータの疎通確認(通信ができるかどうか)を行う
コマンドプロンプト画面にて、「ping [IPアドレス]もしくは[ホスト名]」コマンドを入力し、
Enterキーを押下する

引数 疎通確認対象のIPアドレスまたはそれに類する情報
オプション なし

pingが通る(疎通が取れる):「指定したIPアドレス]からの応答… 」と出力
pingが通らない(疎通が取れない):「タイムアウトしました」「~到達できません」と出力

コマンドを使用する際のテクニック

・過去入力したコマンドをコマンドプロンプト上に出力
↑キー or ↓キー
#↑で上で使用したのを選び↓で下へ戻る

・コマンドの強制終了
ctrl + Cキー

・コマンドプロト上に表示されている文字列のコピー
①コマンドプロンプトのタイトルバー(画面の黒いとこ)を右クリック
②範囲指定を選択し、コピー対象文字列をマウスを使用してドラッグ
③右クリックを押すとコピーされる(メッセージなし)
#使用の際はテキストエディタに張りつけて行うと良い

ネットワークの設定

ネットワークは、「ネットワークと共有センター」で設定できます。
「コントロールパネル」→「ネットワークとインターネット」→「ネットワークと共有センター」→
「ローカルエリア接続」を選択すると、接続と動作状況を確認できます。

設定方法は「インターネットプロトコルバージョン4(TCP/IPv4のプロパティ)」で設定します。
※IPv4使用の場合

「ローカルエリア接続」の「プロパティ」ボタン押下→「ローカルエリア接続のプロパティ」画面で
「インターネットプロトコル4(TCP/IPv4)」を選択し、「プロパティ」ボタン押下→
「ネットワークと共有センター」→「ローカルエリア接続」を選択します。

サブネット計算

上のサブネットの説明の際に出てきましたが、
サブネット計算について記載します。

サブネット計算とは…
IPアドレスとサブネットマスクを2進数に変換し、マスクをかける計算のことです。

例)IPアドレスが「192.168.10.5」、サブネットマスクが「255.255.255.0」だったときの
ネットワーク部とホスト部を分けることができます。

ネットワーク部とは…
IPアドレスのネットワークそのものを表す(サブネットマスクが「1」の部分)

ホスト部とは…
IPアドレスのホストを表す(サブネットマスクが「0」の部分)

サブネット計算を行うことで算出できる情報

  1. ネットワークアドレス
  2. ブロードキャストアドレス
  3. 設置可能端末台数
  4. IPアドレスの範囲

また、サブネットマスクでIPアドレスを計算する際には2進数を使用します。

2進数
基数を2とした表現方法のことで、
「0」と「1」のみを使って数値を表現します。
(例)
10進数の「1」は2進数だと「1」
10進数の「2」は2進数だと「10」
10進数の「25」は2進数だと「11001」

ネットワークアドレス

  • ネットワークそのものを示すアドレス
  • ネットワーク部を10進数で表す
  • ネットワークの最初のアドレスとする

ブロードキャストアドレス

  • ネットワーク全体に通信したい場合に使用するアドレス
  • ネットワークの最後のアドレスとする

設置可能端末台数

  • ホスト部の組み合わせ数からネットワークアドレスと   ブロードキャストアドレスを引いた数

IPアドレスの範囲

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