Wladston Ferreira Filhoのコンピューターサイエンスからのこの抜粋は、World Wide Webに動力を供給する基本的なテクノロジーを掘り下げています。しばしば当たり前のことと考えられていますが、これらのテクノロジーは非常に重要であり、驚くほどアクセスしやすいです。単純なコンピューター接続をグローバル、近視、および実質的に無料の通信ネットワークに変換する独創的なエンジニアリングを発見してください。
インターネットに支えられたデジタル革命は、前例のない世界的な接続性を促進し、経済と政治に深く影響を与えています。ただし、ほとんどのユーザーは、その内部の仕組みに気付いていません。この章では、これらのテクノロジーを理解し、利用する人々のランクに参加することを可能にします。
インターネットアドレスを介して受信者を特定し、インターネット以前の通信は、直接的な物理的リンクに依存していました。 1950年代には、個々の電話が中央の駅に直接接続されているため、オペレーターは手動でコールを接続する必要がありました。長距離呼び出しには、物理的なつながりの複雑なチェーンが含まれていました。
インターネットはこれに革命をもたらしました。直接的な物理的リンクの代わりに、情報は相互接続されたデバイスを介してその宛先まで段階的に中継されます。これにより、オペレーターの必要性と中央調整が排除され、多くの同時接続が同じワイヤを共有できるようになり、その結果、即座に手頃な価格のアクセス可能なグローバルコミュニケーションが得られます。
ただし、最新のネットワーキングは、階層化されたプロトコルを使用して、早期の電話よりもはるかに複雑です。最も基本的なものから始めて、これらのレイヤーを探索しましょう。
直接コンピューター間接続は、伝送媒体を使用します：物理チャネル（銅線、光ファイバーケーブル、または電波）。各コンピューターには、信号を送信および受信するためのネットワークインターフェイスがあります。たとえば、携帯電話は、ラジオチップとアンテナを使用します。
これらのインターフェイスは、リンクレイヤーで定義されたルールに従って動作します。 2つのコンピューター間の専用のリンクは、 P oint-to- p oint- p rotocol（ PPP ）を使用して、識別と正確なデータ交換を確保します。
ただし、共有メディアは一般的です。
多くの場合、オフィスネットワークはコンピューターを中央のハブに接続します。このハブでは、1つのコンピューターからの信号がすべての人が受信します。ホームWi-Fiも同様に動作します。この共有アクセスは、2つの重要な課題を提示します。
衝突- 同時送信は、干渉とデータの腐敗につながります（衝突）。これは、声が重複し、理解が困難になるグループ会話に類似しています。衝突回避技術には、媒体が明確である場合にのみ送信し、衝突が発生した場合にランダムな遅延後に伝送を再取り付けすることが含まれます。ただし、伝送の試みが多いと、飽和をリンクすることができ、コミュニケーションが効果的ではありません。
物理的なアドレス指定- 共有媒体では、コンピューターは意図した受信者をどのように識別しますか？各ネットワークインターフェイスには、一意の物理アドレスまたはハードウェアアドレスがあります。送信には、送信者と受信者の両方のアドレスが含まれ、コンピューターが無関係なメッセージをフィルタリングできるようにします。これらの一意の識別子は、 Macアドレスと呼ばれます。
すべてのネットワークインターフェイス（Wi-Fi、Bluetooth、Ethernet）には、製造中に割り当てられた一意のMacアドレスがあります。 IEEEは、重複を防ぐためにMACアドレスの割り当てを調整します。 MACアドレスは16進数であり、前半はメーカー（Appleなど）を識別します。ブロードキャストアドレス（FF：FF：FF：FF：FF：FF）は、ネットワーク上のすべてのコンピューターをターゲットにします。
すべての送信（無差別モード）を監視する機能により、隠されたネットワークの発見とデータの傍受が可能になります。これは、暗号化の重要性を強調しています。悪意のある俳優が他の人のMacアドレスを使用するMac Spoofingは、セキュリティ上の懸念事項です。
大きなメッセージは、効率的な伝送のために小さなフレームに分割されます。通常、WiFiフレームの最大サイズは2,346バイトですが、有線ネットワークは1,526バイトを使用することがよくあります。 FCS （ F Rame C Heck S Equence）は、計算されたチェックサムと受信されたチェックサムを比較することにより、データの整合性を保証します。タイプフィールドは、ペイロードの解釈方法を示します。
インターネット層（またはネットワークレイヤー）は、間接的に接続されたコンピューター間の通信を処理します。複数のネットワークインターフェイスを備えたルーターは、ネットワーク間のリレーメッセージ。
ルーターは、異なるネットワーク上のコンピューター間の通信を可能にします。ルーターを介して相互接続された密接に位置するネットワークは、 local a rea n etwork（ LAN ）を形成します。遠くのLANを接続すると、レアアンエットワーク（ WAN ）が作成されます。インターネットは世界最大のWANです。
インターネット接続は、メッセージがサードパーティネットワークを通過する有料サービスであるTransitを通じて取得できます。あるいは、ピアリングにより、組織間の無料メッセージ交換が可能になり、多くの場合コストが削減されます。
ルーターは、ネットワーク全体でメッセージを転送します。場所に依存している物理アドレスとは異なり、インターネットプロトコルは階層アドレスを使用してメッセージルーティングをガイドします。
インターネットプロトコル（IP）はメッセージ転送を管理します。 IPパケットには、送信者と受信者の場所アドレスとデータが含まれています。ルーターは、宛先アドレスに基づいてIPパケットを転送します。
IPアドレスは128ビットの数値で、通常は16進数で記述されています。ルーティングのプレフィックスは、組織を識別し、その後にサブネットとインターフェイスIDが識別されます。 iana （ i nternet a ssigned n umbers a uthority）およびrir s（ r egional e nternet r egistries）は、IPアドレスの割り当てを管理します。
IANAは、それぞれが地理的地域を担当する5つのRIRにIPアドレスの割り当てを代表します。組織は、地域のRIRからプレフィックスを要求します。
ISPは、個人や組織へのインターネットアクセス、IPアドレスの割り当て、接続の管理を提供します。
ルーターはテーブルを使用して、各IPパケットの次のホップを決定します。 IPアドレス階層は、ルーティングの決定を簡素化します。
IXPSは、ネットワーク間の効率的なピアリングを促進します。
Tier-1ネットワークは、インターネットのバックボーンを形成し、地域ISPを相互接続します。
動的ルーターはルーティング情報を交換し、変更をリンクし、最適なルートを確保します。
ルーティングループは、IPパケットのホップ制限フィールドを使用して防止されます。
ICMP （ I nternet c Ontrol m Essage P rotocol）は、エラーの報告とネットワーク診断を処理します。一般的なICMPメッセージには、 time exceeded 、 destination unreachable 、 packet too big 、 parameter problemが含まれます。 ICMPは、 pingやtracerouteが使用するecho requestやecho replyなどの情報メッセージもサポートしています。
TCPとUDPを含むトランスポート層により、アプリケーションはデータ交換にIPパケットを利用できるようにします。これらのプロトコルやその他のWebテクノロジー（電子メール、Web、DNS）をより深く掘り下げるには、コンピューターサイエンスを解き放ちます。この本は、データ分析、機械学習、暗号化、および正規表現もカバーしています。
以上がコンピューターサイエンスアンシェーディード、第1章：接続の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。
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