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インターネットプロトコル実習
第２回：インターネットの基礎知識
石井啓之，小林勝
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はじめに
インターネットって何？
みなさんにはどう見える？
技術的にはどう説明される？
電話網とはどう違う？
2
インターネットって何？
目に見えるもの：パソコン、携帯電話
ウェブブラウザ
IE, Firefox
この応用は多数ありますね（ホムペ、ブログ、
SNS、ショッピング、メール、・・・・）
メーラー
Outlook Express, Thunderbird, 携帯のメール
ゲーム
P2P
ネトゲ各種
Winny
でも
3
インターネットって何？
でも、これは正確にはインターネットで
は無い！
インターネットアプリケーションと呼ぶ
みんなに見えているのは、アプリケーシ
ョンであってネットワークではない
それがインターネットの特徴とも言えま
す
ネットワークを使ったアプリケーションが自
由に使える！！→だから発達した
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通信網（ネットワーク）とは
 ﾈｯﾄﾜｰｸ（大辞林より）
① テレビ・ラジオで、番組を送り出す局を中心
に、中継回線によって結ばれた、全国的な放
送局の組織。放送網。ネット。
② コンピュータネットワークのこと
 net:網
－ work:－の構造
 通信業界では，電気通信網のこと．単に
網(ﾓｳ)とも言う．通信網とは情報を複数
地点間で伝達するための電磁的手段を用
いたシステムである．
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インターネットって何？
本来の意味で（遠隔地とつなぐ）ネット
を使うことを意識するのはあまりない
メールのアドレスを入れるとき
でもじかにアドレスを入れることはほとんど無い
ですね
ウェブのURLを入れるとき
お気に入りやブックマークから選ぶ
P2Pはもはや「通信相手」を選ばないで「コ
ンテンツ」を指定して通信する
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電話網では？
目に見えるもの：電話機
相手の電話番号を指定して通話する
単一のアプリケーション（通話）のため
のネットワーク
アプリケーションは自由に使えない
ユーザもネットワークを使っている（遠
隔の相手とつなぐ）意識を持っている
ダイヤルして、呼び出し音を聞いて、応答が
あって通信
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インターネットの定義
The Internet, sometimes called simply
"the Net," is a worldwide system of
computer networks - a network of
networks in which users at any one
computer can, if they have permission,
get information from any other
computer (and sometimes talk directly
to users at other computers).
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インターネットの歴史
9
きっかけ
1960年ころまでコンピュータは１台ずつ
独立して動いていた
１台に複数の端末がつながっている形
1960年代初めころに、コンピュータを相
互につないで効率よく処理をしようと、
新しい通信方式である「パケット交換方
式」が考案された
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コンピュータ間の通信の特性
計算処理
計算処理
11
コンピュータ間の通信の特性
データ
データ
データ
時間
 「とびとびに」しかデータは発生しない
 しかしそのころネットワークは電話網しかなかった
 電話は、まず「つなぐ操作（ダイヤル、呼び出し、応答）」を行
って回線をつなぎ、そのあとはつなぎっぱなしで、最後に切る手
順→コンピュータ間の通信には「無駄（使っていなくても回線は
つなぎっぱなしになっている）」が多い
そこで
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パケット交換方式の発明
データ送るときだけ回線を使いたい
電話型ではデータの有無に関係なくつなぎっ
ぱなし
回線の空いてる時間は他の人が使いたい
電話型では回線はひとりで占有する
パケット交換方式の発明：インターネッ
トの始まりの始まり
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パケット交換方式とは
データをパケットと呼ぶ小包のようなも
のに入れて、小包毎に宛先を書く
途中の交換局では、届いたパケットをひ
とつずつ検査して宛先を確認して送って
いく
料金は、基本的にパケットの数に比例す
る
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電話網型（回線交換）通信
エンド・エンドに回線という情報のパイプを
設ける
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電話網型（回線交換）通信
 ひとつの通信に１本のパイプがあるので，誰にもじゃまされない
 一旦つながれば，速度は一定値を保証(64kb/s) 電話には十分
 黙っていると回線は空いたまま，ほかの誰も使えない
 自由な速度で通信できない（電話以外の場合）
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インターネット型（パケット交換）通信
 黙っているとき，回線はほかのパケットが使える（少ない回線ですむ
かもしれない）
 すいていたら，ひとりで回線をめいっぱい使って通信できる
 混んでくると，遅れたり，無くなったりするかもしれない
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インターネットの先祖
パケット交換方式の発明（1960年代初め）
同時に３カ所で、個別にパケット交換方式が
発明される
ARPAnetの実験開始（1960年代後半）
世界で初めてパケット交換機(IMPと呼ばれ
た)が作られた：４つの局からネットワーク
が始まった
1972年には
15局に拡大
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ARPAnetとは
米国の国防省が、核攻撃を受けて部分的
にネットワークが壊されても、残りの部
分で通信を確保できる分散型ネットワー
クの開発という研究委託を大学に行った
集中型（中心が壊れると全
体が動かなくなる）
分散型（部分が壊れても回
り道でつながる）
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インターネットの発展（1970年代）
ARPAnetはひとつのネットワークでしかな
かったが、それ以外の複数のネットワー
クが誕生し、それら同士をつなぐように
なった
これがネットワークのネットワーク、す
なわち「インターネット」という用語の
誕生となった(1974年）
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つながるためには１
 コンピュータ同士がつながってデータをやりと
りしたり、さらにネットワークとネットワーク
がつながってデータをやりとりできるには
 人と人が会話するように、ことばが共通である
べき
 これを通信プロトコルと言って、手順（やりと
りの順番や問題発生時の対処）と書式をコンピ
ュータやネットワーク装置が理解できるよう、
世界共通にするものが必要
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つながるためには２
プロトコルとして、今のインターネット
で使われているTCP/IPの原形がこのとき
できた（1974年）
また、今のインターネットの接続方式と
して最もよく用いられているイーサネッ
トもこのころできた（1976年）
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インターネットの発展（1980年代）
最初の発展の時代
70年代の終わりに200のコンピュータが
ARPAnetにつながっていたが、80年代終わり
には、数十万のコンピュータがインターネッ
トにつながっていた
インターネットとは違うデータ通信サー
ビスも発展した
フランスでは各家庭にMinitel端末がおかれ
て、いろんな公衆データサービスが受けられ
た。
日本ではインターネット型ではないパケット
交換ネットワークやISDNが作られていた
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インターネットの爆発的発展（1990年代）
要因１：ARPAnetからNSFNET、商用ネットへ
実験ネットワークは終了し、大学や研究所の
間を結ぶネットワークとしてNSFNETが登場し
た
1991年には、それまで研究目的にしか使えな
かったインターネットが商用目的で使えるよ
うになった
多くのインターネットサービスプロバイダ
(ISP)が登場してきた
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インターネットの爆発的発展（1990年代）
要因２：WWW(World-Wide Web)：「世界中
に張り巡らされた蜘蛛の巣」の意味
HTML,HTTP,webサーバ,webブラウザの発明
GUI（マウスでクリック、移動できるユーザ
インタフェース）の発明により飛躍的に使い
やすいブラウザが登場:Mosaic/Netscape
単にホームページが作れるだけでなく、多く
のアプリケーションがこのwebで実現できて
いる事実
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インターネットの爆発的発展（1990年代）
要因３：安価で使いやすいパーソナルコ
ンピュータの登場
 コンピュータはとても高いものであったが、マイク
ロコンピュータの発明により、個人が所有できるパ
ソコンが登場してきた
 アップル・マッキントッシュで使われていたGUIで操
作できる考え方を踏襲して、マイクロソフトが
Windows95を1995年に発売し、一気にユーザ数が増え
た
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私のコンピュータ使用歴（家で）
最初に買ったコンピュータ（1992年頃）
Apple Macintosh SE/30
CPU68030 16MHz
メインメモリ 2MB
HDD なし（フロッピーに
記憶）
モニタ 9インチモノクロ
定価 50万円くらい（自
分は中古で買った(^_^;）
 会社ではまずワープロが入り、
その後1987年頃にPC（マック）
に置き換わった
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私のコンピュータ使用歴（家で）
二代目：Apple Macintosh LC 575
三代目：Pioneer MPC-GX1(Apple互換機）
この環境で、1996年にホムペ開設
四代目：Apple Power Macintosh8500/150
Windows初代：SOTEC PC STATION M350V
現在のメイン：
DELL Domension 4600C（クラ）2.3GHz
VSPEC Type-S/SPORTS-2200+（鯖） 1.7GHz
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私のコンピュータ使用歴
1996,7年ころの自宅の机の上
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インターネットの爆発的発展（現在まで）
 たくさんのアプリケーションが開発されて、イ
ンターネットがますます便利になり、いまや
「インフラストラクチャ」にまでなった
 銀行、買い物、メール、ブログ、SNS、P2P
 元々向いていない、音声や動画像までインター
ネットで転送できるようになってきた
 IP電話、Gyao、YouTube、にこにこ動画、ネトゲー
 Everything over Internet の時代
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インターネットの構造
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インターネットの構造
アクセス
網
アクセス網
アクセス
網
コア網
アクセス
網
アクセス
網
 アクセス網とコア網でできている
 コア網は多くのネットワークの集合体
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インターネットアクセス網の変遷
電話網
ダイヤルアップモデムで最大速度56kb/s
ISDN
ディジタル通信で最大64または128kb/s
ADSL
アナログ電話線にADSLモデム追加で数Mb/sか
ら20Mb/s程度の下り速度（上りは1Mb/s程
度）
光
ディジタル通信で最大100Mb/s
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ダイヤルアップモデム
アナログ電話で通る周波数（人間に聞こ
える音）にコンピュータのデジタル信号
を変換する
ファクスのピーガーって言う音、あれです
初期のモデム：音響カプラー（0.3kb/s程
度）
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ADSL (Asynchronous Digital Subscriber Line)
電話網
データ
音声
インタ
ーネッ
コンピュータのデジタル信号を、高い周波ト
アナログ加入者線
Ｍ
Ｓ
交
DSLモデム
スプリッタ
電話交換機
数のアナログの信号に変換して送る
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光ファイバアクセス（ＦＴＴＨ）
複数の家庭で帯域を共有する方式
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光常時接続の屋内配線の例（我が家）
ﾉｰﾄPC
LAN
1
Bﾌﾚｯﾂ
BB ﾙｰﾀ
S/T-1
アナログ
ｺｰﾄﾞﾚｽ
LAN
ドアホン
ｻｰﾊﾞ
LAN WAN
LAN 光電話
無線
LAN
PC
３Ｆ和３
光
終
端
LAN
A3
３Ｆ洋２
A2
A1
３Ｆ洋３
PC
ﾉｰﾄPC
ネット
HDD
ネット
ﾌﾟﾘﾝﾀ
PC
２Ｆ居間
ＣＤ管（２５㎜）
ケーブル種別
アナログ
ファクス
LAN 10BaseT(８極８芯 CAT5）
アナログ (６極２芯）ただし、A1,A2は４芯ケーブル１本で同時配線
１Ｆ和２
ﾄﾞｱﾎﾝ
（門柱）
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光終端装置などの例
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コア網
ISPとIX
IX(下図ではIIJ）がISP相互をつないでいる
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コア網の構成
 ＬＡＮやコンピュータはISPにつながる（アクセス網経由）
40
コア網の構成
小さなISPは大きなISPにつながる
41
コア網の構成
大きなISPはIXにつながる
42
コア網の構成
各国のIX同士がつながり、インターネッ
トのコア網を作る
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要素技術：プロトコル
プロトコル（Protocol ）はそもそも外交
用語として使われていたもので「条約な
どの原案」「相互間の規約」などと称さ
れていた．言語も文化も異なる国家間の
いろいろな取り決めを定めた約束ごとと
いう意味で「Protocol」が使われている
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要素技術：プロトコル
ネットワークやコンピュータ間で，共通
のことばや手順を細かく決めておく必要
がある．
この取り決めが，人間の世界の共通言語
であり，コンピュータの世界では「通信
プロトコル」となる．
インターネット等で，多くの異なる装置
をつなぐことができるのも，共通の取り
決めである通信プロトコルの存在のおか
げ
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階層モデル
階層（レイヤ：layer）とは
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OSI７層モデル
OSI(Open Systems Interconnection)階層モデル
応用層
データ意味内容の制御
応用層
ﾌﾟﾚｾﾞﾝ
ﾃｰｼｮﾝ層
データ表現形式の制御
ﾌﾟﾚｾﾞﾝ
ﾃｰｼｮﾝ層
ｾｼｮﾝ層
会話単位の制御
ｾｼｮﾝ層
ﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄ
層
ネット
ワーク層
ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸ
層
エンドシステム間のデータ転送制御
ネット
ワーク層
ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸ
層
ﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄ
層
ネット
ワーク層
ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸ
層
物理層
物理層
物理層
相手選択接続
伝送誤りの制御
電気・物理条件
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OSI７層モデル
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インターネットの課題
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インターネット型（パケット交換）通信
 あふれてなくなったり，遅れたり
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セキュリティ
(a)電話網型の例
勝手につなげない。
業者が管理していて安心
回線は専有して盗聴されない
情報パイプを専有
経路上の侵入，盗聴は不可能
(b)インターネット型の例
情報の通り道は公共の道路
A>B
侵入(なりすまし)
A>B
A>B
A>B
複製(盗聴)
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ＩＰアドレスはいつ不足するか
IPv4 アドレス寿命予測
 IETF(Internet Engineering Task Force)
1995年における予測
 ALE(Address Lifetime Estimation BOF)
5x109
4x109
IPv4アドレスの寿命
2018±8年
割り当て可能アドレス
3x109
2x109
1x109
0x109
1983
05
85
90
10
95
Year
15
2000
2020
52
対策
ネットワークレベルでの処理
経路を工夫する
入力を絞る
パケット損失に対応するプロトコル
セキュリティ
ファイアウォール
ウィルス対策
暗号
やることがいっぱいあります
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IPv4 からIPv6 へ
 アドレス空間の拡大と経路制御の効率化
 32ビットから128 ビットのアドレス空間へ(従来の7.9×1028倍，
バケツ一杯の砂の数が地球１個分の砂の数に)
 セキュリティのサポート (IPv6 IPsec)
 IPパケットの暗号化と認証
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我が国のネットワークサービス加入数の推移
平成18年版
総務省情報通信白書より
55
日本のインターネット普及率の変化
平成18年版情報通信白書より
56
広帯域アクセスの急速な伸び
平成18年版情報通信白書より
57
携帯インターネットの伸び
平成18年版情報通信白書より
58
自宅におけるパソコンからの
インターネット接続方法の推移
59
通信手段の変化（２年前との比較）
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ブロードバンド料金の国際比較
（100kbps当たりの料金、2003年度末）
平成17年版
情報通信白書より
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まとめ
これからの通信ネットワークは一体どう
なっていくのだろうか？
Anything over Internet の状況は変わるか
高速化のさらなる進展
いろんな品質の実現
ユビキタス：どこでも自由に通信
これから検討すべきことはまだまだたく
さんあります
62

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