インターネットの謎に迫る！！！〜データ送受信編〜

遡ること数週間前。代表の山口とこのような会話になりました。インターネットって、本当の意味でインフラになりすぎて、どのような仕組みで情報を送ったり受け取ったり出来ているのか、全然わからないんですよねと。今や当たり前にLINEでやり取りをして、Googleで知らないことを検索して、すごく便利だけどよく考えたらなーんにも知らない。今回はそのような初心者の素朴な疑問について、記事を書いていきたいと思います。

そもそもインターネットとは？

〜インターネットの歴史〜

様々な記事でも書かれていますが、インターネットがいつから始まったのか、実ははっきりしていません。ただし1960年代後半にアメリカの軍事防衛用システムの構築の研究の中で生まれたと言われています。それ以降は学術研究用として使用されてきましたが、1990年頃から商用ネットワークとして利用されるようになってきました。私たちの生活にとって身近なものとなったのは、1990年代中頃にPC用OSのWindows95が登場してからです。

〜インターネットって何？〜

そもそも複数のコンピュータをケーブルや無線で繋ぎ、お互いに情報をやり取り出来るようにした仕組みを「ネットワーク」と呼びます。インターネットとは、「世界中のコンピュータが」網の目のようにケーブルや無線で繋がり、情報をやり取り出来るようになったネットワークのことを指します。

〜どうやってデータをやり取りしているの？〜

では本題ですが、インターネットではどのようにしてデータのやり取りを行なっているのでしょうか？「世界中のコンピュータが」と説明した通り、全てのコンピュータを繋ぐ為には全てのコンピュータにとって統一された「ルール」が必要です。日本のコンピュータとアメリカのコンピュータが、異なるルールあるいは異なる方法で各々情報を送っていたら、お互いに情報を受け取っても解読することが出来ませんし、無事に情報が到着する保証もありません。そこで、インターネットには情報を送ったり受け取ったりするための、共通ルールが存在します。

データは荷物のように運ばれる

〜プロトコル〜

コンピュータ同士が情報をやり取りする際のルールが存在すると言いましたが、この手順や規約のことを「プロトコル」と呼びます。プロトコルにはいくつか種類がありますが、ここでは代表的なプロトコル「TCP/IP」を紹介します。

〜TCP/IP〜

インターネット上で情報をやり取りする際には「TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol）というプロトコルが使われています。この方法では、データを送信する側はデータを「パケット」という細かいデータに分割して、パケットに付けられた宛先の情報を基に目的のコンピュータへとパケットを送信します。データを受信する側ではルータと言われるデータを受け取る機械が、自分宛のパケットを受け取り、それをプロトコルに基づいて復元することで、受信者は送られてきたデータが見られるという仕組みになっています。

〜実社会の郵便システムで例えると〜

急に難しくなったので、実社会の郵便システムに例えて考えてみましょう。私たちは荷物を送る際、荷物を段ボールに詰めて、宛先を貼って、郵便局に持ち込みます。その後持ち込まれた荷物はその郵便局から宛先近くの郵便局へ送られ、宛先近くの郵便局から宛先の元へと届けられます。これと同じような事がインターネット上のデータでも行われます。まずデータはTCPに基づいて「パケット」と呼ばれる小さな単位へ分割されて一連の荷物とされます。そこに宛先にあたる「IPアドレス」を付けてデータはネットワークへ出て行きます。IPアドレスを基にデータは様々なルータを経由して、最終的にはIPアドレスが指す目的地へと到着します。到着を確認したら最後のルータがTCPに基づいてパケットを元の状態へと復元します。これでデータの送受信の完成です。

〜パケット〜

データは送信される際に「パケット」と呼ばれる小さな単位へ分割されると書きましたが、この「パケット」とはどのようなものなのでしょうか。パケットはIPアドレス等の宛先が含まれたIPヘッダと呼ばれる部分と、送りたいデータ自体が含まれたIPペイロードという部分に分かれています。パケットの最大サイズはMTU(Maximum Transmission Unit)と呼ばれ、一般的には1500bytes程です。ちなみにこのパケット、実は届く順番が変わってしまったり、一部を途中で紛失してしまうことがあります。しかしTCPの仕組みが非常に良く出来ており、データが正しく届いたのかどうかをきちんと確認しながら送信してくれ、かつデータが正しく届いていない時は「再送」してくれるようになっています。この仕組みのお陰で信頼性が保たれ、私たちは安心してデータを送信することが出来るのですね。

〜IPアドレス〜

先程さらっと出てきましたが、「IPアドレス」もインターネットを知る上で重要な概念です。世界中のコンピュータで情報をやり取りする為には、インターネットに接続されている全てのPC、サーバ、通信機器に「固有の」識別住所を割り当てておく必要があります。同じものがあると間違って荷物(データ)が届いてしまい大変なことになります。IPアドレスは元々32ビット(2進法つまり0と1が32桁)で構成されており、これを人間がわかりやすいように10進法に置き換えて表記されています。これでも約42億台のコンピュータへ割り当てることが可能なのですが、近年はそれでも足りなくなってきた為、更に桁数を増やした規格が導入されてきています。

まとめ

さて今回はインターネットとは何かという事と、データの送受信の仕組みについて学んできました。今やインターネットは生活に欠かせないものですが、歴史はまだまだ浅く、急速に発展したからこそ、一方ではよくわからない物というイメージもありますよね。基本的な事かもしれませんが、仕組みを知ることで安心して使えたりリスク管理が出来たりするものだと思います。今更聞けないこれって何？を私が学んだ際には、引き続きここで共有していけたらいいなと思っております。