ゼロから学ぶネットワーク入門：50記事で完全解説

ネットワーク（インターネット）に関する技術・知識を全50記事で解説します。

本ページは随時更新中（2023/11）

ネットワークの世界は、様々な技術や概念が絡み合っておりパズルのような魅力を持っています。そのパズルを解き明かすことで、インターネットの奥深い秘密や、コンピュータ同士がどのようにやり取りを行っているのかを理解することができます。

また、ネットワーク技術は日々進化し続けており、新しい技術が次々と開発されています。これらのネットワーク技術を学習することで、最先端の通信の仕組みを理解し、自分自身がそれを活用することも可能になるはず。

この記事ではネットワークとは何か？という方から、もう１度ネットワークの知識をおさらいしたい！という人に向けて１からわかりやすく解説します。

ネットワーク：学習ロードマップ

ネットワーク基礎
- コンピュータネットワークの概念
- LAN、WAN、トポロジー
ネットワークモデル
- OSI参照モデル
- TCP/IPモデル
IPアドレシング
- IPアドレスとサブネットマスク
- IPv4とIPv6
- サブネット構成とCIDR記法
データリンク層とネットワーク層のプロトコル
- ARP
- ICMP
トランスポート層のプロトコル
- TCP
- UDP
アプリケーション層のプロトコル
- DNS
- DHCP
ルーティングとスイッチングの基礎
- ルーターとスイッチの役割
- 基本的なルーティングプロトコル
ネットワークセキュリティ

このカリキュラムでは、ネットワークの基礎から始めて、徐々に各プロトコルや技術を学んでいく構成になっています。ブックマーク推奨です。

第１章：ネットワーク基礎
第２章：ネットワークモデル
第３章：IPアドレシング
第４章：データリンク層とネットワーク層のプロトコル
第５章：トランスポート層のプロトコル
第６章：アプリケーション層のプロトコル
第７章：ルーティングの基礎
第８章：ネットワークセキュリティ

第１章：ネットワーク基礎

第1章では、コンピュータネットワークの基本的な概念を理解し、LANとWANの違いやネットワークトポロジーについて学びます。これにより、ネットワーク技術の基礎を築くことができます。

この章で学べる内容

コンピュータネットワークの概念
- ネットワークの定義と目的
- ネットワーク通信の基本原理
- データの転送方法（ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャスト）
LAN（ローカルエリアネットワーク）
- LANの定義と特徴
- LANの構成要素（ハブ、スイッチ、ルーターなど）
- イーサネット（Ethernet）について
WAN（ワイドエリアネットワーク）
- WANの定義と特徴
- WANの構成要素（ルーター、モデム、ISPなど）
- WAN接続技術の例（DSL、ケーブル、LTE、光ファイバーなど）
ネットワークトポロジー
- トポロジーの概念と重要性
- 主要なトポロジーの種類（バス、スター、リング、メッシュなど）
- それぞれのトポロジーの利点と欠点

第２章：ネットワークモデル

第2章では、ネットワークの標準化を目的とした2つの重要なネットワークモデル、すなわちOSI参照モデルとTCP/IPモデルについて学びます。

これらのモデルを理解することで、ネットワーク通信の仕組みや、各レイヤーでのデータの処理方法についての知識が深まります。

この章で学べる内容

OSI参照モデル
- OSI参照モデルの概要と目的
- 7つのレイヤーの役割と機能
- 各レイヤーで使用される主要なプロトコルとデバイス
TCP/IPモデル
- TCP/IPモデルの概要と目的
- 4つのレイヤーの役割と機能
- OSI参照モデルとTCP/IPモデルの比較
- 各レイヤーで使用される主要なプロトコルとデバイス

第３章：IPアドレシング

第3章では、IPアドレシングに関する重要な概念を学びます。IPアドレスとサブネットマスクの概念を理解し、IPv4とIPv6の違いや特徴を把握することができます。

また、サブネット構成の方法やCIDR記法について学ぶことで、ネットワーク設計や管理において役立つ知識を身につけることができます。

この章で学べる内容

IPアドレスとサブネットマスク
- IPアドレスの概念と目的
- IPアドレスの構造（IPv4とIPv6）
- サブネットマスクの概念と目的
- ネットワークアドレスとホストアドレスの判別方法
IPv4とIPv6
- IPv4とIPv6の違いと特徴
- IPv6アドレスの表記方法
- IPv4からIPv6への移行の理由と方法
- サブネット構成とCIDR記法
サブネットの概念と目的
- サブネット構成の方法と計算
- CIDR（Classless Inter-Domain Routing）記法の概念と利点
- IPアドレスとサブネットマスクをCIDR記法で表現する方法

第４章：データリンク層とネットワーク層のプロトコル

第4章では、データリンク層とネットワーク層で重要な役割を果たすARPとICMPプロトコルについて学びます。ARPによってIPアドレスとMACアドレスの関連付けがどのように行われるか理解し、ICMPを利用したネットワーク診断ツールの仕組みや使用方法を学ぶことができます。

これらのプロトコルを理解することで、ネットワーク通信の基本的な動作やトラブルシューティングの方法について知識を深めることができます。

この章で学べる内容

ARP（アドレス解決プロトコル）
- ARPの概念と機能
- IPアドレスとMACアドレスの関連性
- ARPの動作プロセス（ARPリクエストとARPリプライ）
- ARPテーブルとARPキャッシュ
ICMP（インターネット制御メッセージプロトコル）
- ICMPの概念と機能
- ICMPメッセージの種類と用途（エコーリクエスト/エコーリプライ、宛先到達不能、時間切れなど）
- ピング（ping）とトレーサート（traceroute）の仕組みと使用方法

第５章：トランスポート層のプロトコル

第5章では、トランスポート層で主要な役割を果たすTCPとUDPプロトコルについて学びます。

TCPの信頼性の確保や効率的なデータ転送の仕組みについて学ぶことで、ネットワーク通信の性能や品質に関する理解が深まります。

この章で学べる内容

TCP（トランスミッション・コントロール・プロトコル）
- TCPの概念と機能
- コネクション指向性と信頼性の確保
- 3ウェイハンドシェイクのプロセス
- ポート番号とソケットの概念
- フロー制御、再送制御、輻輳制御の仕組み
UDP（ユーザデータグラムプロトコル）
- UDPの概念と機能
- コネクションレスであることの意味と利点
TCPとUDPの違いと使用例
- 適切な用途とシナリオの判断方法

第６章：アプリケーション層のプロトコル

プロトコル	名称	説明
HTTP	HyperText Transfer Protocol	ウェブブラウザとウェブサーバ間でのデータのやり取りを担当し、ウェブページや関連ファイルの要求と応答を行います。
HTTPS	HTTP Secure	HTTPに暗号化（SSL/TLS）を追加してセキュアなデータ通信を実現し、ウェブサイトのセキュリティを確保します。
FTP	File Transfer Protocol	ファイルのアップロードやダウンロードを行うためのプロトコルで、クライアントとサーバ間でのファイル転送を行います。
SMTP	Simple Mail Transfer Protocol	電子メールの送信を担当するプロトコルで、メールサーバー間でのメール転送を行います。
POP3	Post Office Protocol 3	電子メールの受信を担当するプロトコルで、メールサーバーからクライアントへメールをダウンロードします。
IMAP	Internet Message Access Protocol	電子メールの受信を担当するプロトコルで、メールサーバー上でメールを管理し、クライアントと同期を行います。
DNS	Domain Name System	ドメイン名とIPアドレスの関連付けを行うプロトコルで、ドメイン名解決の仕組みを提供します。
DHCP	Dynamic Host Configuration Protocol	IPアドレスの動的割り当てを行うプロトコルで、ネットワーク内のデバイスにIPアドレスを自動的に割り当てます。
SNM P	Simple Network Management Protocol	ネットワークデバイスの監視や管理を行うプロトコルで、ネットワーク機器の状態情報の取得や設定変更を行います。
SSH	Secure Shell	暗号化された通信チャネルを介してリモートデバイスにアクセスするためのプロトコルで、セキュアなリモート管理を実現します。
Telnet	Telnet	リモートデバイスにアクセスするためのプロトコルで、テキストベースのコマンドでリモートデバイスを操作します。ただし、セキュリティ面で問題があり、SSHが推奨

第７章：ルーティングの基礎

第7章では、ネットワーク通信の基本的な要素であるルーティングについて学びます。ルーターの役割や機能を理解し、データリンク層とネットワーク層でのデータ転送の仕組みを把握することができます。また、ルーティングプロトコルについて学ぶことで、ネットワーク設計や管理に役立つ知識を身につけることができます。

この章で学べる内容

ルーティング
- ルーターの概念と機能
- ルーティングテーブルとルーティングプロセス
- 静的ルーティングと動的ルーティング
- 動的ルーティングプロトコル（RIP, OSPF, EIGRP, BGPなど）
- ルーターの種類と選択基準

以下に代表的なルーティングプロトコルを例示します。

これらのルーティングプロトコルは、異なるタイプ（距離ベクタ、リンクステート、ハイブリッド、パスベクタ）に分類され、それぞれ異なる特性や利点を持っています。ネットワーク規模や要件に応じて適切なルーティングプロトコルを選択し、効率的なルーティングを実現することが重要です。

プロトコル	名称	タイプ	説明
RIP	Routing Information Protocol	距離ベクタ	速度が遅く、小規模なネットワーク向けのプロトコル。ホップカウントを使用して最適なルートを決定。
OSPF	Open Shortest Path First	リンクステート	大規模なネットワーク向けのプロトコル。コストを基に最適なルートを決定し、迅速かつ効率的なルーティングを実現。
EIGRP	Enhanced Interior Gateway Routing Protocol	ハイブリッド	シスコ独自のプロトコル。距離ベクタとリンクステートの利点を組み合わせ、速度が速く、スケーラブルなルーティング。
BGP	Border Gateway Protocol	パスベクタ	インターネットのバックボーンで使用されるプロトコル。AS間でのルーティング情報の交換と経路選択を行う。