Сети для несетевиков // OSI/ISO, IP и MAC, NAT, TCP и UDP, DNS

Summary

この動画では、IT分野で必要不可欠なネットワーク技術の基礎を解説しています。開発者やテスター、DevOpsエンジニアに求められるネットワークの基本知識や、OSIモデル、IPアドレス、MACアドレス、TCP/IP、DNS、DHCPなど、ネットワーク通信の重要な要素について説明しています。ネットワーク技術を深く理解することで、トラブルシューティングやシステム展開に役立つスキルを得ることができます。

Takeaways

• 😀 ネットワークの基礎知識はすべてのIT専門家に必須です。開発者やテストエンジニア、DevOps、システム管理者など、ネットワークに関する基本的な理解が求められます。
• 😀 OSIモデル（7層）は、データがどのようにネットワークを通じて通信するかを示す基準的なモデルですが、実際のネットワークではTCP/IPモデル（4層）が主に使用されています。
• 😀 TCP/IPモデルでは、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層があり、それぞれの層はデータを順番にエンカプスル（カプセル化）して次の層に送ります。
• 😀 MACアドレスとIPアドレスは、ネットワークの異なる層で使用されます。MACアドレスはデータリンク層（第2層）で使用され、IPアドレスはネットワーク層（第3層）で使用されます。
• 😀 TCPとUDPはトランスポート層の2つの主要なプロトコルです。TCPはデータの信頼性を保証し、接続を確立してデータを送信します。UDPは接続なしでデータを送信し、速度と効率を重視します。
• 😀 DNS（ドメインネームシステム）は、ドメイン名をIPアドレスに変換するプロトコルです。これにより、人間が覚えやすいドメイン名でインターネットにアクセスできます。
• 😀 DHCP（ダイナミックホスト構成プロトコル）は、ネットワーク内のデバイスに自動的にIPアドレスやサブネットマスクなどの設定を割り当てる役割を担っています。
• 😀 ネットワークのトラブルシューティングには、PingやTraceroute、Netstat、Digなどのツールが有用です。これらのツールは接続問題の診断に役立ちます。
• 😀 NAT（ネットワークアドレス変換）は、内部ネットワークと外部インターネット間のIPアドレス変換を行い、複数のデバイスが1つのグローバルIPアドレスを共有できるようにします。
• 😀 サブネットマスクは、IPアドレスのネットワーク部とホスト部を分けるために使用されます。例えば、255.255.255.0のマスクは、最大254のホストを1つのネットワークに収容できます。

Q & A

ネットワーク技術の基本を学ぶべき理由は何ですか？

ネットワーク技術の基本を理解することは、ほとんどすべてのIT職種にとって重要です。ネットワークはインターネットやサーバー間の通信、DNSリクエスト、コンテナの接続、クラスター内のノードのやり取りなど、あらゆるIT技術の根底にあります。これらを理解していないと、問題解決やプロジェクト運営に支障が生じます。

OSIモデルとTCP/IPモデルの違いは何ですか？

OSIモデルは7層からなり、データ通信のプロセスを細かく分けて説明します。TCP/IPモデルは4層構造で、OSIの物理層とデータリンク層を1つの層として統合し、上位の3層（アプリケーション、トランスポート、ネットワーク）を扱います。現代のネットワークでは、TCP/IPモデルが広く使われています。

OSIモデルにおける「インカプセル化」とは何ですか？

インカプセル化は、データが下位の層に渡るごとに、それぞれの層がヘッダー情報などのメタデータを追加するプロセスです。各層は上位層のデータをそのまま受け取り、自分に必要な情報を付加して下位層に渡します。これにより、データはネットワークを通じて正しく伝送されます。

IPアドレスとMACアドレスの違いは何ですか？

IPアドレスはネットワーク上のデバイスを一意に識別するための論理アドレスです。一方、MACアドレスはネットワークインターフェースカード（NIC）に割り当てられた物理アドレスで、デバイスが物理的にネットワークに接続されるときに使用されます。

TCPとUDPの違いは何ですか？

TCPは接続型のプロトコルで、データの順序や整合性を保証します。接続の確立と確認応答が必要であり、信頼性の高い通信を提供します。一方、UDPはコネクションレスで、データの確認応答を行わず、通信のスピードが速くリソース消費が少ないため、ストリーミングやリアルタイム通信に向いています。

DNSとは何ですか？

DNS（ドメインネームシステム）は、ドメイン名（例：yandex.ru）をIPアドレスに変換するシステムです。インターネット上で人間にとって扱いやすい名前と、機械が認識できるIPアドレスを相互に変換する役割を担っています。

DHCPの役割は何ですか？

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）は、ネットワーク上のデバイスに自動的にIPアドレスやサブネットマスク、ゲートウェイアドレスなどのネットワーク設定を配布するプロトコルです。これにより、ネットワークの設定が手動で行うことなく、効率的に管理されます。

ネットワークで使用されるポート番号の役割は何ですか？

ポート番号は、ネットワーク通信で特定のサービスやアプリケーションを識別するために使用されます。例えば、HTTPは通常ポート80、HTTPSはポート443で動作します。これにより、デバイスはどのアプリケーションにデータを渡すべきかを判断できます。

TCP接続の三者間ハンドシェイクとは何ですか？

TCP接続の三者間ハンドシェイクは、クライアントとサーバーが接続を確立するためのプロセスです。クライアントがSYNパケットを送信し、サーバーがSYN-ACKで応答、クライアントがACKパケットを送信することで、接続が確立されます。

MACアドレスの特徴について教えてください。

MACアドレスは、ネットワークインターフェースカード（NIC）に一意に割り当てられた48ビットの物理アドレスです。最初の半分は製造元を識別するためのIDで、残りの半分は製造元によって一意に設定されます。これにより、同じネットワーク上で複数のデバイスを識別できます。