ネットワーク学校の振り返り 1/n

5月の初旬から[ネットワークの学校](https://networktraining.connpass.com/)に行き始めました。
クラウド世代としてIT業界に入ったため、机上でネットワークのことを学んでいてもなかなかイメージが掴みづらく、どうにかしたいな…と思っていたところ、知り合いの方が **「実機を触りながらネットワークを学べる！」** と発信されていたため私も受講を決めました。
今後3か月間でざっくり行う内容は以下です。

> L3スイッチ、ルータ、無線LAN、ファイアウォールなどの実機を使ったトレーニング。
> 実習を通じてCCNAの技術をマスターし、ネットワーク技術を身につける。
> LAN・WANのシナリオ構築実習を通じて、設計とトラブルシューティングを学ぶ。
> クラウドネットワークに欠かせないファイアウォールとAWS接続の実習も実施。

先週末が初めての授業だったので、知識定着のために諸々投稿していきます。

# ネットワーク基礎（機器操作、ルータ設定・ルーティング、NW構築1）
## Ethernet（イーサネット）
パソコン機器を接続する標準規格。（情報を授受する際、信号を送る側の規格と受け取る側の規格がバラバラではデータの送受信ができないからね）
パソコンをケーブルでインターネット接続する「有線LAN(ローカルエリア接続)」の標準規格として1973年に作られた。今や最も普及しているのはイーサネットであり、イーサネット＝有線LANケーブルの規格だと考えてもよい。

> こういうやつが「Ethernet規格を持つケーブル」ということ。初回授業ではこのケーブルを沢山ルーターに挿した。
> https://www.fs.com/jp/products/88221.html?attribute=14891&id=253388

## 光ファイバーケーブル
短距離接続向けのマルチモードと、長距離接続向けのシングルモードがある。

### マルチモード（MMF）
#### 特徴
- 光源はLED（安価だが距離に制限あり）
- 太いコアの中を、複数モードの光が通る
- 光が分散しやすく、伝送特性が低め

#### 用途
- ビル内やフロア間のネットワーク接続
- サーバールーム、LANなどの近距離配線
- コストを重視する構内ネットワーク

### シングルモード（SMF）
#### 特徴
- 光源はレーザー（高コストだが高性能）
- 細いコアの中を、単一モードの光が通る
- 光が分散せず、伝送特性が高め

#### 用途
- 長距離の通信（都市間、通信事業者のバックボーン回線）
- データセンター間の接続
- 大規模ネットワーク（大学、官公庁など）

## FastEthernet（ファストイーサネット）
### 特徴
通信速度が最大100Mbps（メガビット/秒）。最大ケーブル長は100メートル。
ネットワークが軽い用途には使えるが、現代のアプリケーション（動画、クラウド、Zoomなど）には遅く感じる。

### 用途
- 古い企業LAN
- IP電話機や監視カメラなど、帯域をあまり使わない機器

## GigabitEthernet（ギガビットイーサネット）
### 特徴
通信速度が最大1000Mbps（＝1Gbps）。
FastEthernetと比べて10倍高速で、現在の標準的な速度。
今はエンドユーザのPCとLANスイッチ間の通信速度が100Mbpsが一般的であることから、バックボーンのネットワークではギガビットイーサネットにすることが一般的になっている。
大容量ファイルの転送やストリーミングにも適している。

### 用途
- 現代のPC・サーバ
- VLANやQoSを使う企業ネットワーク
- NASやクラウドとの連携が多い環境

## OSI参照モデル
上から順番に、「アプリセットね、デブ」で覚えることにした。
レイヤー1（物理層）は、 **電気的、機械的、物理的な制御をする** 。
レイヤー2（データリンク層）は、 **同一ネットワーク内のデバイスを識別する** 。
レイヤー3（ネットワーク層）は、 **異なるネットワーク間の経路を制御する** 。
![スクリーンショット 2025-05-12 181426.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3804761/40f9479b-15d4-4e8b-983d-85d45864ae5d.png)

## IPアドレス
本来ならば32bit（32桁）の2進数である。
実際には人間に分かりやすいように10進数に直してある。

例）
2進数の32bit。
11000000101010000001011100000101
↓
8bit（8桁）で区切る。
11000000 . 10101000 . 00010111 . 00000101
↓
10進数に変換する
192 . 168 . 23 . 5

## Cisco IOS
Cisco社製のルーターやスイッチ等のネットワーク機器に組み込まれた制御用のOS。
> AppleのiOSではないよ！

Cisco社の機器にはネットワーク接続用のイーサネットポート（LANポート/WANポート）などとは別に **シリアルポート（コンソールポート）** が用意されており、コンピュータとケーブルで直接接続することができる。
これを通じてパソコンなどからteratermなどのターミナルソフトでアクセスし、CLIを用いて設定の変更や動作の制御などを行う。
> 確かに授業では、teratermの「シリアル」にラジオボタンを点けて、LANケーブルはCiscoルータのコンソールポートに挿して各端末のセットアップ（IP割り当てなど）をしたなあ。

## パケット送信に伴うヘッダ情報
こういう感じ。
![スクリーンショット 2025-05-12 192008.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3804761/be71a966-8f3b-4571-9dcd-7ebbd3e3e7d2.png)

## MACアドレス
正式名称は「Media Access Control address」。
パソコンやルータなどのネットワーク機器に付いている番号。全世界でMACアドレスが重複することはない。
LANやインターネットでのイーサネット通信で利用されている。リンク層のヘッダー部分に「送信先MACアドレス」と「送信元MACアドレス」を格納することで宛先や戻し先を確定している。

## コリジョンドメインとブロードキャストドメイン
### なぜこの言葉が生まれた？
ネットワークが生まれた当時は、ケーブル1本に複数のパソコンをつなぐだけの「みんなで1本の道を共有してる」みたいな仕組みだった。
そのときに起きていた問題は以下2つ。
**①データのぶつかり（＝コリジョン）**
みんなが同時にしゃべる（データを送る）と、データがぶつかって壊れる。
すると、もう一回送り直すことになる → ネットワークが遅くなる。
この「ぶつかる可能性のある範囲」を説明するために生まれたのが **「コリジョンドメイン」。**
**②「ねえ！誰かいますか？」がうるさくなる（＝ブロードキャストの氾濫）**
パソコンは誰かのIPアドレスを調べるときに「○○って人いるー？」ってみんなに聞く（＝ブロードキャスト）。
小さいネットワークならいいけど、大きくなると無駄な呼びかけが増えてうるさい（遅くなる）。
この「その呼びかけが届く範囲」を示すために生まれたのが **「ブロードキャストドメイン」。**

このドメインは、 **ネットワーク設計の「地図」を作るため** に使われる。
ネットワークって、大きくなってくると、「どこまでが一緒に通信していい範囲か？」や「どこでデータがぶつからないように分けるか？」「どこで呼びかけが届かないようにするか？」などが必要になる。
つまり、効率よく、速く、安全なネットワークを作るために必要であるということ！

## VLAN
Virtual LANの略で、LANを仮想的に作る技術のことであり、スイッチなどのネットワーク機器で、物理的には同じネットワークに繋がっている複数の端末を、論理的に別のネットワークに分けることができる。

### VLANのメリット
- 物理的制限に依存しないネットワークを作れる

#### 例「会社の部署」
営業部、経理部、情報システム部を持つ会社がある。
この会社は1フロアにあり、座席はランダムで、部署ごとにまとまっていない（＝物理的に混在している）。

##### VLANなしの場合：
全てのPCは同じネットワーク（同じブロードキャストドメイン）上にある。
営業部のPCが送るブロードキャストは、経理部や情シス部にも届いてしまう。
ネットワーク的な分離がないため、セキュリティ面や通信の効率が悪い。

##### VLANを使う場合：
各部署にそれぞれ VLAN10（営業部）, VLAN20（経理部）, VLAN30（情シス部） を割り当てる。
物理的にバラバラでも、論理的には部署ごとの独立したネットワークが構築される。
VLAN間の通信にはルーター（またはレイヤ3スイッチ）を介す必要があり、セキュリティ制御がしやすい。

- ブロードキャストドメインを分割できる

ブロードキャストとは、同じネットワーク内にいる全員へ同じデータを送ること。
ブロードキャストドメインとは、ある端末がブロードキャスト（例：ARPリクエストなど）を送ったときに、そのブロードキャストが届く範囲のこと。
**上記の「会社の部署」を例にすると、営業部、経理部、情報システム部それぞれが独立したブロードキャストドメインになっているということになる。**

- セキュリティ対策として利用できる

上記のことを踏まえると、言わずもがな。


# 参照
- https://www.yupiteru.co.jp/yupista/article/ethernet.html
- https://e-words.jp/w/Cisco_IOS.html
- [これならわかるネットワーク　インターネットはなぜつながるのか？ ブルーバックス](https://books.rakuten.co.jp/rb/5682627/)
- https://www.cman.jp/network/term/mac/
- https://www.infraexpert.com/study/ethernet1.html
- https://youtu.be/glxqKbtNMmk?si=GJmG4a8660hWDciW
- https://wa3.i-3-i.info/word17.html