34 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

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新・IPネット技術
特集

A-Z

これからの IT ビジネスは「モノ志向⇒ネットワーク志向」。
PC、デジタル家電、ケータイ、何でもつながる時代の基礎知識。

C O N T E N T S

IP ネットワーク接続鳥瞰図―― 36
今や、インターネットにつながるのはパソコンだけではなくなった。IP 電話やテレビもつな●パソコン、テレビ、電話、ケータイもすべてインターネットにつながっているがり始めている。近い将来、あインターネットはなぜ何でもつなげられるのか？―― 38

らゆるデバイスがインターネッ●プロトコルとネットワークレイヤーは必須知識

トに接続され、あらゆるコンテ
ンツが流れる世界が実現しそうだ。その世界のビジネスでは、従来とは異なりデバイス（モノ）の 構 造 を 理 解 する こと より、
ネットワーク構造を理解することのほうがより重要である。本

電波でデジタルデータが送れる仕組み―― 44
距離別に理解する無線ネットワーク規格―― 48
速度別に理解するネットワーク規格―― 52
シーン別に理解する動作の仕組み―― 54

特集では、何でもブロードバン●パソコンでウェブを見る

ドでつながる時代のインター●ケータイで通話する／メールを送る

ネットワーキングのからくりを● IP 電話で通話する解説する。

●音楽／映像配信サービスを利用する●ピアツーピア（P2P）の仕組み

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D
Illust: Okada Oyazy Shinosuke©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 35

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IPネットワーク接続鳥瞰図
パソコン、テレビ、電話、ケータイもすべてインターネットにつながっている
編集部
ISPネットワークオペレーションセンター●レイヤー2にあたるネットワークプロトコル●レイヤー1にあたる物理回線

Ethernet
光ファイバー（IP網）

VoDサーバーFTTH
VoIP/電話の相互変換機
SIPサーバー（VoIPシステム）

Wi-Fi（802.11）
2.4GHz帯〜5GHz帯

無線LANノートPC

無線LAN
ルーター

ATM
光ファイバー
（電話網）

収容局
ルーター
Ethernet
UTPケーブル

収容局

電柱
Ethernet
光ファイバー（IP網）

メディア
コンバーター

交換機

Ethernet
光ファイバー

収容局

VoIP

ルーター
テレビ（VoD）

ATM
光ファイバー（電話網）

IP電話

ISPネットワークオペレーションセンター

Ethernet
光ファイバー（IP網）

Ethernet
光ファイバー（IP網）

メールサーバー

STB

よく見かけるインターネットの解説図では、イン

この図はあくまでも全体的な概観であり、細かターネットは 雲 のようなイラストで表現されている

い部分は省略・単純化している。したがって、実際ことが多い。ユーザーの自宅にあるモジュラーのケータイ網、電話網、インターネットバックボーン

ジャックや会社の床から生えている LAN ケーブルを忠実に表してはいないが、どういった経路での先がどうなっているか、実はよく知らない人も多データの送受信が行われるのか、どういった経路いだろう。

でデータの送受信が行われるのか、各ネットワーク

この「IP ネットワーク接続鳥瞰図」では、その壁が相互に接続するポイント、伝送媒体に何が使わの中にあるケーブルや、ケータイから出ている電波

れているのかといったことについてはイメージできの先がどういう経路になっていて、どこで相互につるようになっている。

ながっているのかを表している。

36 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │例えば、IP 電話からケータイへ電話をかける場

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］次世代 IP ネットワーク技術 A-Z

この図では、自宅や会社にあるパソコン、テレビ、電話、ケータイが、インターネットを介して相互につながっていることを表している。これはまた、それぞれのデータがどこかで IP プロトコルを使ってやり取りされているということでもある。
この図に描かれているモノが、IP ネットワークの中でどのような仕組みによってつながっているのか、本特集で解説していく。
ケータイキャリアのオペレーションセンター

その他のISP

基地局

Ethernet
光ファイバー（IP網）

Ethernet
光ファイバー（IP網）

ATM
光ファイバー（ケータイ網）メール／
プロキシーサーバー

W-CDMA/CDMA2000
2GHz帯

ケータイ用アンテナ

交換機

IX

ATM
光ファイバー（電話網）
Ethernet
光ファイバー（IP網）

3Gケータイ

ADSL

収容局
交換機
デスクトップPC
ATM
光ファイバー（電話網）

ウェブサーバー

Ethernet
UTPケーブル

iDC（インターネットデータセンター）
収容局

ADSL
モジュラーケーブル

電柱

交換機
ADSL
メタルケーブルADSLモデム
電話

スプリッター
音声
モジュラーケーブル

スプリッター
DSLAM

合、話し声は、⑨ ケータイ端末① IP 電話機（VoIP に変換）と流れて、再び音声になる（詳細は 56、58 ページ② 部屋の中の LAN ケーブルを参照）。

③ 屋外や収容局間の光ファイバー（IP 網）

また、図を見ると分かるように、このネットワーク④ ISP のネットワークオペレーションセンター

を実際につなげている媒体は、電話線、光ファイ⑤ IX（Internet eXchange）

バー、電波とさまざまだ。これらの上で相互にやり⑥ ケータイキャリアのオペレーションセンター（こ取りできる共通のデータを送受信できるのは、ネッ

こで IP からケータイ網独自のデータに変わる）

トワークレイヤーとプロトコルの存在があるからだ。

⑦ 再び光ファイバー（ケータイ網）

これらが媒体の違いを吸収し、多様なネットワーク⑧ ケータイ用アンテナ（電波に変わる）

をつなげている（詳細は 38、44 ページを参照）。

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 37

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インターネットはなぜ何でもつなげられるのか？
―プロトコルとネットワークレイヤーは必須知識―
村上 健一郎
法政大学ビジネススクール イノベーション・マネジメント研究科 教授

ここでは、ネットワークレイヤーという概念を中心に、どのようにインターネットのプロト
コル（通信手順）が設計され、動作し、さまざまなネットワークが接続できるのかを解説する

身近なインターフェイスとモジュールのような電源のインターフェイス（ソケットとプラグの接続点）の向こう側を、単なる電源を供給してくれる 1 つのブラックボックスと考えている（図 1）。

〔1〕インターフェイスの役割家電を買ってきたとき、まず電源ソケットを探〔2〕便利なモジュール（要素）という考え方
一方、このインターフェイスの手前にも、複雑なし、そこへプラグを差し込む。その際に電流や電考えずとも、

システムが接続される。たとえば、電気炊飯器にスイッチを入れれば何ごともなく家電は動く。それ組み込まれたマイコン。これも、その仕組みを知はなぜか？

商用電源の標準の仕様、たとえば、る必要がなく、炊飯器という単一のブラックボック

プラグの形や電圧が決まっていて、それに基づいスと考えている。つまり、ご飯を炊くためのシステて家電製品が製造してあるからだ。つまり、ソムは、インターフェイスを介した 2 つの特定の機能ケットから先のことを何も考えなくても良いし、ソを果たすモジュール（要素）から構成されているわ

ケットに接続する家電の内部も考えなくても良い。

けだ（図 2）。

圧を考えたことがあるだろうか？

現実には、ソケットから先には、電柱、送電されこのモジュールという考えは便利である。たとてきた高電圧の電気を 100V に変換する柱上トラ

えば、商用電源の標準仕様に従いさえすれば、電ンス、送電システム、原子力/火力/水力などの発力会社の提供する電源でなくとも、炊飯器は動作電機から構成されるシステムがある。我々は、こする。ガソリンで動く発電機と互換性のあるソ柱上トランス

降圧トランス

電柱
送電線

発電機
インターフェイス
（電源ソケットとプラグ）
昇圧トランスブラックボックス（炊飯器）

ブラックボックス（商用電源供給システム）

図 1 ブラックボックスの例

38 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │発電所

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

く、モジュールの内部がさらに複数のモジュール
モ
ジ
ュ
ー
ル

モ
ジ
ュ
ー
ル

モジュール

2（b）〕。別の形態として、モジュール間が階層的モジュール（a）統一されたモジュール
モジュール

モ モ
ジ ジ
ュ ュ
ー ー
ル ル

モ
ジ
ュ
ー
ル

モ
ジ
ュ
ー
ル

（b）モジュールの入れ子構造から構成されている入れ子構造の場合もある〔図

モジュール

モジュール

な上下関係を持つこともある〔図 2（c）〕。実はこれがネットワークプロトコルの構造なのである。

インターネットのレイヤーとプロトコル（c）ネットワークプロトコルの構造

インターネットのプロトコル群は、機能別に複数
図 2 さまざまなモジュール（要素）間の関係の階層（レイヤー）に分けられて設計されている。
それぞれのレイヤーに複数のプロトコルがある場

ケットが用意されていればそれに接続すれば良合もある（図 3）。レイヤーは上下関係を持っておい。つまり、インターフェイスの仕様さえ同じならり、通信を行う場合には、下位レイヤーは、上位ば、交換可能である。インターフェイスの向こう側

レイヤーに対してサービスを提供する。そのレイだけでなく、手前側についても同じで、日本の電ヤーは、さらに上位レイヤーに対してサービスを源の仕様に合ってさえいれば、炊飯器でもラジオ提供する。上位のレイヤーから見れば、すぐ下のでも何でも接続できる。

レイヤーしか見えない。さらに下のレイヤーは隠実は、この「モジュール」の概念は、工学の誕生

蔽されている。各レイヤーの機能は、それぞれのとほとんど同じほど古い歴史をもっている。今やプロトコルによって実現される。それらは、やり

この概念は心理学や経営学まで非常に広い分野取りする情報の単位であるパケットを上位またはで使われている。たとえば、人間の認知機構や会下位のレイヤーから受信すると、規定された処理

社などのシステムを内部で機能単位に分割して、を行う。

モジュールから構成されるように考える。インター

最も上位にあるのは、アプリケーションのレイ

ネットも例外ではない。そこで、次に、インターヤーであり、たとえば、ウェブブラウザーや電子

ネットのシステムを実現しているプロトコルのモ

メールのソフトウェアのようにユーザーと接するプ

ジュールとインターフェイスについて説明する。

ログラムが使用するプロトコルがある。最も下位にあるのは、物理レイヤーであって、これは、たとネットワークプロトコルのモジュール思考

えば、イーサネットケーブルやソケットの形状、電気的特性などを規定している。
図 3 で注意しなければならないのは、各レイモジュールの重要な点は、それが特定の機能をヤーにあるプロトコルが 1 つだけではないという実行するということである。これを設計あるいはことである。同一のレイヤーに、機能は似ている

製造する人は当然その内部を知らなければならものの、通信手順の異なるプロトコルが複数存在ない。しかし、利用者はそれを単なるブラック

する場合がある。これらのプロトコルは、それらボックスとして扱えばよい。利用者の関心は、そを使用する上位レイヤーのプロトコルによって目のブラックボックスに何をすれば、どのような結果的に応じて選択される。以下では、各レイヤーのが起こるかという機能だけにある。モジュールの名前と機能概要を説明し、さらに、各プロトコル

もう 1 つの重要な点は、他のモジュールと組み合がどういうもので、どのように使用されるのかをわせて全体を 1 つの統一されたシステムに構成で明らかにする。

きることである〔図 2（a）〕。前述した商用電源と炊インターネットの各レイヤーの機能

飯器はその例である。
なお、モジュール間の関係には、このような対等に接続された構成要素としての関係だけでな

ここでは、インターネットプロトコルの各レイヤー

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 39

IEEE：Institute of Elec-について詳しく機能を説明する。

れた同一ネットワークセグメント上の装置（パソコtrical and Electronic

ンやルーターなど）間で、リンクレイヤーのパケッ

Engineers、米国電気電子技術者学会。実際には、こト、すなわち「フレーム」をやりとりする機能を規〔1〕レイヤー 1：物理レイヤーの学会内の IEEE802 とい物理レイヤーは、レイヤー 1 とも呼ばれ、プラグ定している。これはレイヤー 2 とも呼ばれる。たイーサネットなどの標準仕の形状やケーブルなどの通信伝送媒体を規定す

だし、インターネットのリンクレイヤーでは、すでに様が決められている。

る。要するに、目で見える物理的な形状や電気述べたように IEEE などの他の団体が決めたプロ

的、あるいは、光の特性を規定しているのがこのトコル、たとえば、イーサネットや無線 LAN を利（リンクレイヤー）で扱う情レイヤーである。これが規定されているおかげ

用するだけで、仕様そのものは規定しない。規定

報の単位を「フレーム」と呼で、イーサネットケーブルをどこで買ってきても、しているのは、それをどう利用するかだけであその両端に付いているプラグの形状は同じである。

う 委 員 会 で 、無 線 L A N や

フレーム：通常、レイヤー 2

び、レイヤー 3（ネットワー
クレイヤー）で扱う情報の単位を「データグラム」と呼り、ルーター（後述するデータグラムを中継する装インターネットの最も便利な特徴として、何でもぶことが多い。これらは総置）やパソコンのイーサネットインターフェイスのソ

リンクレイヤーとして利用できることが挙げられ

ケットへ簡単に差し込むことができる。

る。専用線、FTTH、ADSL、無線 LAN などであ称して「パケット」と呼ばれる。

インターネットでは、さまざまな伝送媒体、つまFTTH ： Fiber To The
Home、家庭まで光ファイる。これについては、後出の〔3〕レイヤー 3 で理由

り物理レイヤーを使用するものの、その仕様はそを説明する。

れぞれの規格の標準化を担当している別の団体

ここでネットワークセグメントとは、ルーターを介が行っている。単にそれを利用しているだけであさずに直接アクセスできる範囲のネットワークことる。たとえば、無線 LAN の仕様を規定しているで、たとえば、ハブで接続されたコンピュータはのは、IEEE という団体である。読み方はアイトリ

同一セグメント上にある。また、同一のアクセスポ

プルイーである。これは、電気電子分野の学会でイントに無線 LAN で接続されているパソコンは同

ments、インターネットのあり、イーサネットを始め、さまざまなネットワーク

一セグメント上にある。

標準技術文書。

の標準仕様を決めている。なお、図 3 に示したよ

バを敷設するアクセス回線。
ADSL ： Asynchronous
Digital Subscriber Line、
非対称デジタル加入者回線。
RFC：Request for Com-うに、物理レイヤーとリンクレイヤーは強く結びつ〔3〕レイヤー 3：ネットワークレイヤー

いており、レイヤーとして分けるものの、実際にはネットワークレイヤーは、レイヤー 3 とも呼ばれリンクレイヤーのプロトコルが決まると物理レイる。インターネットの仕様書である RFC（アールエヤーのプロトコルもほぼ決まってしまう。

フシー）で規定されているのは、このネットワーク
レイヤー以上のプロトコルがほとんどである。これは、すでに説明したように、インターネットでは〔2〕レイヤー 2：リンクレイヤー
リンクレイヤーでは、イーサネットなどで接続さ

レイヤー

レイヤー名

レイヤー5

アプリケーションレイヤー

レイヤー4

トランスポートレイヤー

レイヤー3

ネットワークレイヤー

レイヤー2

リンクレイヤーインターネット上で使用されているプロトコル例

HTTP

SMTP

・・・

RTP

TCP

UDP

無線LAN

ADSL

物理レイヤー

図 3 インターネットプロトコルのレイヤー構造

40 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │

・・・

IP

イーサネットレイヤー1

他の団体が仕様を決めた既存の、あるいは、新規

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

FTTH

専用線

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

IP データグラム：レイヤーのリンクレイヤーや物理レイヤーのプロトコルを利

第 2 の理由は、アドレスの変換という仕組みの用するからである。このレイヤーにあるのが IP

おかげである。インターネットでは、インターネット（Internet Protocol）である。

上に接続されている各ルーターやコンピュータをエ ン キ ャプ シ ュレ ー ショ

ネットワークレイヤーの役割は、その下のリンク

識別するために、IP アドレスを付与している。こン：薬のカプセルのように、レイヤーの機能（隣接したパソコンやルーター間

れとは別に、各ルーターやコンピュータはリンクレ

でのパケットの転送サービス）を利用して、隣接しイヤー固有のアドレスを持っている。たとえば、たルーター間で次々にバケツリレーのように IP

イーサネットの場合は、イーサネットアドレス（MAC

データグラム（レイヤー 3 のパケット）を転送し、全アドレス）である。

3 のパケットのこと。

パケットを下位レイヤーのパケットのデータ部分に入れてカプセル化すること。
MAC ： Media AccessControl、媒体アクセス制御。
MAC アドレスとは、個々の世界のパソコンやサーバー間でデータグラムの交エンキャプシュレーションのときには、その IP換ができるようにすることである。つまり、エンド

アドレスに対応する MAC アドレスを知る必要がツーエンド（端末間）のデータグラム転送サービスある。なぜならば、イーサネットフレームのヘッを提供する。なお、IP プロトコルでは、転送中にダー部（先頭部分）には、IP アドレスではなく、データグラムの損失や誤りが発生しても、その回

MAC アドレスを指定しておかなければならない

復を行わない。

からだ。各ルーターやコンピュータのイーサネット

る IP アドレス情報に基づい

1 エンキャプシュレーション

インターフェイスでは、その MAC アドレスを見てて、未知の MAC アドレスをインターネットでは、イーサネットであろうと、無自分宛てかどうかを判断する。これに対応するた

線 LAN であろうと、ADSL であろうと、何でもリめ、インターネットプロトコル群には、ARP（アーンクレイヤーとして使うことができる。

プ）というプロトコルがある。ARP では、IP アドレ

その第 1 の理由は、エンキャプシュレーション

パソコンなどを識別する住所（アドレス）のようなもの。
ARP：Address Resolution Protocol、アドレス解
決プロトコル。わかってい取得する（解決する）プロト
コル。
バーチャルサーキット：仮想回線。パケット通信の場合スを同一セグメント上のすべてのノード（ルーターは、パケット（データ）を送（カプセル化）という方法のおかげである。エンやコンピュータ）にブロードキャスト（全ノードに問るときだけ回線を使用する

キャプシュレーションでは、IP データグラムを、リい合わせ）し、その IP アドレスを持つノードが自分

ンクレイヤーのフレームのデータ部分に入れて転の MAC アドレスを入れたパケットで返事をする。

し 、パ ケット 通 信 で は 、各送する（図 4）。これを受信したルーターやコン

これによって、IP アドレスと MAC アドレスとの対ユーザーが 1 本の回線を専ピュータでは、フレームからデータを取り出す。こ応がわかる。ARP は、それぞれのリンクレイヤー

見 え る 。こ れ を 仮 想 回 線

れは、送信側で入れた IP データグラムそのものでのプロトコルごとに規定されており、これがあれ（バーチャルサーキット）とある。この方式のおかげで、フレームの形式や方

ば、どのような特有のアドレス体系を持つリンクレ

式が異なる別のリンクレイヤーのプロトコルでも利イヤーのプロトコルでも使用可能となっている。

用できる。

ため、送信しない場合はほかの人が使用できる。しか有して使用しているように呼ぶ。

以 上 の 2 つ の 理 由 により、以 前 は な か った

2 アドレスの変換

ADSL や無線 LAN というリンクレイヤーの新技術

送信データ
エンキャプシュレーション

q TCPセグメント

送信データ部

ヘッダー部（レイヤー4）
エンキャプシュレーション

w IPデータグラム

送信

ヘッダー部

データ部

（レイヤー3）
エンキャプシュレーションe イーサネットフレーム

ヘッダー部

送信データ部（レイヤー2）送信

図 4 各レイヤーでのエンキャプシュレーション（カプセル化）

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 41

が出現しても、すぐにインターネットで利用できるようになる。前述のモジュール化の本領が発揮さ〔4〕レイヤー 4：トランスポートレイヤー

れ、IP プロトコル自身に手を加える必要はない。

1 パケットの再転送で誤り回復

3 エンドツーエンド通信の例

トランスポートレイヤーの役割は、パソコンやここで、図 5 に、コンピュータ C1 から C3 までのサーバー間のように通信を行う 2 つのコンピュー

エンドツーエンド通信の例を示す。ルーターやコタ間に誤りのない通信路を提供することである。

ンピュータは、回線を接続するインターフェイスご

このトランスポートレイヤーのパケットは「セグメンとに I P アドレスをもって い る 。転 送 元 のコント」と呼ばれる。セグメントは、下位の IP プロトコ

ピュータ C1 は、転送先のコンピュータ C3 に割りルが提供するエンドツーエンドの通信機能を使っ当てられた IP アドレスを転送先アドレスとして IPて相手まで送られる。ただし、IP プロトコルは転データグラムに埋め込む。そして、エンキャプシュ

送中に誤りが発生しても回復を行わない。そこ

レーション後に回線に送り出して隣接するルーで、トランスポートレイヤーにある TCP（Trans-

ター R1 に渡す。ルーター R1 には複数のリンク（こmission Control Protocol）では、受信側でセグメンの場合 3 つ）が接続されている。あるリンクからフトを受信したときには、それを送信側に通知する。

レームを受信すると、その中の IP データグラムを

これを応答確認と呼ぶ。ある時間以内に応答確取り出し、その転送先 IP アドレスをもとに、次に認がなければ、送信側はパケットが転送中に失な渡すべき隣接したコンピュータあるいはルーター

われたり誤りが発生したものと考えて、同一のパを決定する。ここでは、ルーター R3 である。そしケットを再転送する。TCP は、このようにして誤りて、そこへ接続されているリンク固有のフレームからの回復を行う。

に IP データグラムをエンキャプシュレーションし転2 バーチャルサーキットの提供送する。このようにいくつものルーターによって中同一のコンピュータ間に複数の独立したバー継された IP データグラムは、最終的に転送先のコチャルサーキットを提供することもトランスポート

ンピュータ C3 に到着する。

レイヤーの役割だ（図 6）。もし、バーチャルサー

注意しなければならないのは、ルーターには、キットが 1 つしか提供されなければ、あるウェブ

ネットワークレイヤー（レイヤー 3）までしか実装さサーバーを一度に 1 人しか利用できなかったり、れていないことである。実際には、ルーター自身同じコンピュータを使用している別の人が同じの管理のために、トランスポートレイヤー（レイヤー

ウェブサーバーを同時に利用できないなどの不都

4）から上も実装されているのであるが、これら合が発生する。そこで、各 TCP のセグメントには、は、ルーターにおける IP データグラムの中継に関それぞれのバーチャルサーキットを区別する識別与しない。

番号を入れて同時に複数のサーキットを提供でき

転送元

転送先
コンピュータC2
ルーターR2コンピュータC1
レイヤー5
レイヤー4
レイヤー3
レイヤー2
レイヤー1

ルーターR1

3
2
1

5
4
3
2
1
ルーターR3

3
2
1

3
2
1

図 5 エンドツーエンド通信の様子

42 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │コンピュータC3

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

5
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1

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Zるようにする。これをポート番号と呼ぶ。

用者が URL、たとえば、http://www.impress.co.jp

3 フロー制御を 指 定 すると、指 定 され た サ ー バ ー に 対して

3 つ目の TCP の役割は、フロー制御である。送HTTP で画面の要求を行う。これにサーバーは

信側の TCP では、受信側のコンピュータの負荷や答えて、ブラウザーに描画するテキストやグラ

インターネットの混み具合を観測し、受信側の処フィックを送ってくる。

オーバーヘッド：本来の目的を実現するために必要な付加的処理のこと。
HTTP：HyperText
Transfer Protocol、ハイパーテキスト転送プロトコ

理に余裕がない場合やインターネットが混んでい

電子メールを転送するプロトコル SMTP（Sim-ル。ブラウザーとサーバーる場合には、送るパケットの量を抑制する。このple Mail Transfer Protocol）
もアプリケーション

間でデータを転送する際におかげで、無駄なパケットの転送が抑制される。

レイヤーのプロトコルである。HTTP も SMTP もというのは、ルーターやコンピュータでは、ネット下位のプロトコルとして TCP を利用する。

使用するプロトコル。
SMTP ： Simple

ワークが混雑すると IP パケットを捨ててしまうか

一方、UDP を使用するアプリケーションレイらだ。また、インターネットが過度に混雑すること

ヤーのプロトコルもある。たとえば、インターネッを防止することは、ネットワーク全体の効率を保つ

ト電話や映像を配信するための RTP は、UDP を上で非常に重要だ。過度な負荷は、結局パケット

使用している。

Mail

Transefer Protocol、メール転送プロトコル。
RTP：Real-time Transport Protocol、リアルタイ
ム・データ転送プロトコル。

の破棄につながり、自分だけでなく、他のユー
ザーの通信速度まで劣化させてしまう。

本稿では、ネットワークレイヤーという概念を中

なお、トランスポートレイヤーには、上記の TCP心として、どのようにインターネットのプロトコルのほか、UDP（User Datagram Protocol）という（通信手順）が設計されているのか、そして、どうのもある。これは、TCP と異なり、誤りからの回

してさまざまなネットワークが接続できるのかを説

復を行わない。それを行うのは、UDP のサービ

明してきた。

スを利用する上位のアプリケーションレイヤーのインターネットはすでに電気や水道のようにイン役割である。逆に、誤りからの回復を行わないのフラとして生活にかかせないものとなっている。

で、UDP のオーバーヘッドは非常に軽い。このたこの偉大な発明をした米国のビント・サーフ氏とめ、音声や映像の配信には UDP が使用される。

ロバート・カーン氏が 2005 年のチューリング賞を受賞した。
この賞は、英国の数学者アランチューリング氏〔5〕レイヤー 5：アプリケーションレイヤー
アプリケーションレイヤーの役割は、これまで説明にちなんで設けられたもので、コンピュータ分野

してきたトランスポーレイヤーが提供するサービスをのノーベル賞として有名である。次は、情報技術

利用し、利用者に特定のサービスを提供することで輸入大国であり、補助金大国である日本から、彼ある。その代表的なプロトコルが、ウェブブラウ

らのような独創的技術を開発した人物が出てくる

ザーの使用する HTTP である。ブラウザーは、利ことを、期待したい。

パソコン1

A0

VC0

A1

VC1

パソコン2

A2

A0

VC2

VC0

A1

VC1

A2

アプリケーションレイヤー

VC2
トランスポートレイヤー
ネットワークレイヤー
リンクレイヤー物理レイヤー

インターネット

An：アプリケーション

VCn:Virtual Circuit、仮想回線

図 6 バーチャルサーキット

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電波でデジタルデータが送れる仕組み
中尾 亨、道方 孝志
総務省 総合通信基盤局 電波部

ここでは、電波によってデジタルデータがどのように伝送されるかを、無線 LAN を中心に解説し、その実例として、無線 LAN による IP 携帯電話の仕組みを解説する。

デジタル通信のメリット「1」のような一定の値だけをとりながら不連続に変化する波形で表される信号だということである（図 1）。

〔1〕アナログ信号とデジタル信号
通信を行う場合、文字、音声、画像などの情報

デジタル信号は、あらゆる種類の情報を「0」とはアナログ信号かデジタル信号に変換されて伝送「1」の 2 種類の数値の羅列に置き換えることがでされる。両者の違いは、アナログ信号が任意の値

き、また信号を加工したり、データ量の圧縮が容を自由にとりながら連続的に変化する波形で表さ易であり、単純な信号波形で伝送されるためノイれる信号であるのに対し、デジタル信号は、「0」とズなどの障害に強いなど、通信における多くのメリットをもっている。このため、パソコンや携帯電話など、多くの情報通信機器で扱われる情報はデ

1アナログ信号
強い（＋）

大きさが時間とともに連続的に変化する信号

2デジタル信号

一定の値をとりながら不連続に変化する信号

強い（＋）

ジタル信号で処理されている。

1
時間

時間

〔2〕無線通信で重要な変調と復調

0
弱い（−）

このようなデジタル信号を無線で相手に伝送す

弱い（−）

る際には、伝送路に適した搬送波にデジタル信号
図 1 アナログ信号とデジタル信号の違い

無線LANアクセスポイント
ここにデジタル信号が
乗っている

アンテナ

2.4GHz

復調
受信した搬送波からデジタル信号を取り出す

パソコンA
100101011

デジタル変調デジタル信号

アンテナ

デジタル信号を搬送波に乗せる

この間に周波数変換と増幅が加わる

搬送波の発振器
100101011
デジタル信号注意
搬送波（電波）にデジタル信号を乗せる
変調方式として振幅変調、周波数変調、位相変調のほか、スペクトラム拡散方式（2次変調）などがある

図 2 無線通信における変調と復調の関係

44 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

インターネット

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z（情報）を乗せて伝送路に送り出す仕組みが必要

波に乗せるデジタル変調の場合は、位相偏移変調だ。この仕組みを「変調（Modulation）」と呼ぶ。

（PSK）や直交振幅変調（QAM）など、位相変調を

特に、デジタル信号に関する仕組みを「デジタル変もとにした変調方式が多く使用されている。

搬送波：アナログ信号やア
ナログ信号のせるための、
持続する一定の振幅と周波数を持った波のこと。情報を 運 ぶ（ C a r r y ）波 な の で調」と区別して呼ぶことがある。
一方、受信側で、受信した搬送波から元の情報

キャリア（Carrier）ともいう。

〔3〕無線 LAN におけるスペクトラム拡散（デジタル信号）を取り出し復元する仕組みを復調

無線通信を行う場合、他の電波との混信やノイ

MODEM：MOdulation ＋（Demodulation）と呼ぶ（図 2）
。ちなみに、変調とズの影響を回避して安定した伝送品質を保ちな

DEModulation の合成語、復調の双方の機能を持つ機器は、その合成語をがら、伝送する情報のセキュリティーを確保する

もちいてモデム（MODEM）と呼ばれている。

必要があるが、これらの要求条件を満たす変調方

変復調装置。
周波数：ある一定の時間中に現象などが反復されると式の 1 つとして、スペクトラム拡散（Spread Spec-

無線通信の基本的な仕組み

きの回数をいい、単位はヘtrum）方式がある。

ルツ（Hz）で表す。たとえば、
1 秒間に 50 回反復するとスペクトラム拡散とは、すでに変調を行い情報

き、周波数は 50Hz であるを乗せた搬送波の周波数成分の分布（スペクトラ〔1〕電波とは無線通信では、ADSL で使われる電話線（銅という。波動現象においてム）を、さらに拡散して伝送する変調方式である。

は、波の周波数（振動数）は線）や FTTH で使われる光ファイバなどに代わる広い周波数帯幅を必要とするが、ノイズの影響を

周期の逆数となる。

情報の伝送媒体として、特定の周波数の電磁波受けにくい、秘匿性が高い、同一周波数の多重利

PSK：Phase Shift Key-

（電界と磁界を持つ波）である電波が使用される。

用が可能などのメリットがあり、無線 LAN の基本

ing、位相偏移変調

電波は、光と同様に直進・反射・屈折などの「波」

的な変調方式の 1 つとなっている。なお、搬送波としての性質を持ち、周波数によってその性質をに情報を乗せる変調を 1 次変調、その後のスペク

Amplitude Modulation、

大きく変えるため、周波数特性に応じてさまざま

トラム拡散を 2 次変調と呼ぶことがある。

直交振幅変調な用途の無線通信に利用されている。

QAM：Quadrature

スペクトラム拡散方式には、直接拡散（DS-SS）〔2〕電波にデジタル情報を乗せる
無線 LAN などの無線機の中には電波の発振器

1搬送波の波形（正弦波）が内蔵されており、ここで電波のもととなる搬送

振幅波と呼ばれる高周波電流が作られる。搬送波は、

180度

時間
0度

伝送情報を変換したデジタル信号とともに変調器に送り込まれて合成され、情報を乗せた高周波電流が作り出される。これがデジタル変調であり、

位相

90度

270度

搬送波は、振幅、周波数、位相の3要素によって構成される。
周期

図 3 に示すように、波形や振幅が一定の波（正弦波）である搬送波の振幅、周波数、位相を変化さ360度

2振幅変調（AM）

低い周波数（長い波長）

搬送波ありを 1 、搬送波なしを 0 で表現

3周波数変調（FM） を 1 、高い周波数（短い波長）を 0 で表現せることで、「0」もしくは「1」のデジタル信号を乗せることができる。なお、変調器で作られた高周波電流は、送信する周波数（例：2.4GHz）に変換

アナログ
信号

アナログ
信号

され増幅されたうえでアンテナから電波として空デジタル
信号間に送出される。

1

0

デジタル
信号

1

1

0

1

また、図 3 に示すように、基本的な変調方式としては、搬送波の振幅を変化させる振幅変調

4位相変調（PM）
180度

（AM）
、搬送波の周波数（振動数）
を変化させる周
波数変調（FM）、搬送波の位相を変化させる位相変調（PM）の 3 つがある。

0度

180度

位相変化180度を1 、位相変化0度を
0 で表現

180度

アナログ
信号

変調方式は、文字、音声、画像などのデータをどの程度忠実にまたは効率的に伝送するかなど

デジタル
信号

1

0

1

1

の目的によって選択されるが、デジタル信号を電
図 3 電波にデジタル情報を乗せる変調の仕組み

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 45

D S - S S ： D i r e c t
Sequence-Spread Spectrum、直接スペクトラム拡
散方式

方式と周波数ホッピング（FH-SS）方式という 2 つ

無線 LAN は、主に 2.4GHz 帯と 5GHz 帯の周波の方式があり、両者を混合したハイブリット方式

数帯を使用するものがあるが、現在は 2.4GHz 帯もある。

の 802.11b/g 標準が広く普及している。2.4GHz 帯
無線 LAN は、現在実質 4 チャネルが使用可能で

FH-SS：Frequency Hopping-Spread Spectrum、
周波数ホッピング方式

無線 LAN の普及の背景と新しい技術動向あるが、無線 LAN のほか電子レンジ、医療機器などにも使用されているため、利用が制限される場合がある。

IEEE：Institute of Electrical and Electronic

一方、5GHz 帯の無線 LAN は、2002 年（平成 14〔1〕無線 LAN が普及した背景

Engineers、米国電気電子

無線 LAN が急速に普及したのは、世界共通の年）から IEEE 802.11a 準拠機器として販売されて周波数帯 2.4GHz 帯（2,400 〜 2,483.5MHz）が、1999

おり、市場では数パーセントのシェアであったが、るエレクトロニクス関係で年（平成 11 年）に使用可能となったこと、IEEE

2004 年（平成 16 年）以降は、2.4GHz 帯との切り替

世界最大の学会。

802.11 で無線 LAN 規格が標準化されたこと、Wi-え方式を中心に普及し始めている。

技術者学会。世界 130 カ国、32 万人以上の会員を集め

Wi-Fi アライアンス：IEEE

Fi アライアンスによる世界規模の相互接続性を保5GHz 帯の無線 LAN は、2.4GHz 帯の無線 LAN

によって標準化された高速証する組織できたこと、製品の急速なコストダウと異なり、4 チャネルが「無線 LAN 専用の周波数」

無線 LAN 規格の IEEEンが図られたことなどが、ほぼ同時期に行われたとして使用可能であるため、利用の制限が少なためだ。

く、また、表 1 に示すように間もなく利用可能な周

802.11 規格群を推進し、相互運用性を保証するための業界団体。なお、「Wi-Fi」
は IEEE 802.11 標準の無線 LAN 規格の愛称である。
IEEE 802 委員会：IEEE に
おいて、LAN/MAN 規格を審議している委員会の名称。
マルチパス：電波が、複数（マルチ）の異なる伝搬経路

無線 LAN の使用形態としては、インターネット

波数が現在の 4 チャネルから 8 チャネルへ増える

接続の回線引き込み口に親機（アクセスポイント）

予定となっている。このため、今後の無線 LANである無線ルーターを設置し、各部屋で子機となは、5GHz 帯を使用するものにシフトしていくと予るパソコンが使用される 1 対多方向方式が主体で想されている。

あるが、図 4 に示すように、コーヒーショップやホ

また、無線 LAN の変調方式は、これまで最大テルなどにおける公衆無線 LAN サービスも急激で 11Mbps の伝送速度を持つ DS-SS 方式が主流に増加している。

として使用されてきたが、最近は、より大きい伝送速度を持つ OFDM 方式が使用されるようになっ（パス）を通って相手に伝わる際に起きる自己電波干渉〔2〕無線 LAN（802.11 標準規格）の種類とのこと。

てきた。OFDM 変調方式は、データ伝送効率が高く、さらにマルチパスによる影響にも強いため、新しい変調方式
次に、無線 LAN の規格として広く普及してい地上デジタルテレビ放送などにも使用されており、る IEEE 802.11 の標準規格の無線 LAN を簡単に

今後のデジタルデータ伝送の主流となる変調方式

説明しよう。

である。

無線 LAN による
IP 携帯電話の仕組み（単位：局）
8,000
7,146以上、無線 LAN について解説してきたが、次

7,000
6,000

5,546

5,000

1,353

4,000

301

3,000

1,823

1,625

その他

378

公共施設

2,717

宿泊施設

0

1,833
236
2004（H16）年.3月末

携帯電話の仕組みを紹介しよう。
最近、家庭や企業などで、通信コストの安い IP
電話が普及し始めているが、無線 LAN を利用して、無線 LAN の電波が届く範囲で IP 電話をワイ

2,000
1,000

に、最近普及しはじめている無線 LAN による IP

飲食店

2,037
389
2004（H16）年.9月末

ヤレス化して、企業内の IP 携帯電話として利用され始めている。

公共交通機関の施設

出典：総務省「電気通信サービスの供給側/需要側の動向調査〔2004年度（平成16年度）〕」

IP 携帯電話の基本的な仕組みは、図 5 のとおりである。携帯端末の送話器に入力された音声は、前述した方法でデジタル情報として信号化され、

図 4 公衆無線 LAN の設置数の推移

46 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

OFDM：Orthogonal Frequency Division Multi-

公衆電話網（PSTN）

IPネットワーク
SIPサーバー

plex、直交周波数分割多重。
マルチパス環境でも伝送速

VoIP
ゲートウェイ

ルーター

度を高速化できる伝送方式。
マルチパス：電波が、複数一般の加入者電話

IP電話（マルチ）の異なる伝搬経路

7一般の固定電話とも

8 当然固定IP電話とも

通話可能

通話できる

（パス）を通って相手に伝わ6 ルーティング

る際に起きる電波の干渉のLANシステム
SIPサーバーこと。

IP電話
1音声をデジタル信号へ変換
2データの圧縮
3IPパケットに分割
4電波に乗せて送信

ルーター

5 IPネットワークへ

1〜

パソコン

ノートパソコン

4

IP携帯電話

無線LAN
アクセスポイント

IP 電話：IP（Internet Protocol）というプロトコルに

SIP：Session Initiation Protocol、
セッション（接続）開始プロトコル

よ り 通 信 を 行 う I P ネ ット

SIPサーバー：IP電話からのリクエス
トやレスポンスを中継したり、リクエ
ストの宛て先の問い合わせに利用したり、ユーザーの位置情報を登録したりする機能をもっている。

VoIP（Voice over IP）といワ ー ク 上 で 音 声 を 流 す、う音声通信技術をもちいて通話する電話サービス。
パケット：送信先のアドレス

図 5 IP 携帯電話と一般加入者電話が通話する仕組みなどの情報を付加したデー
タの小さなまとまりのこと。

圧縮化される（1、2）。次に、IP パケットに分割で伝送の障害とみなされてきたマルチパスによるされたうえで電波に乗せられて送出され（3、4）、電波の干渉を、逆転の発想で利用しようという技

流れるデータを他のネット

無線 LAN のアクセスポイントに到達する。その後術である（本誌 2005 年 5 月号 70 ページ参照）。

ワークに中継する機器で、

ルーター：ネットワーク上を公衆電話網における交換機

は、伝送路に応じた信号に変換され、ルーターな

MIMO では、送信側と受信側で複数のアンテ

どを経由して IP ネットワークに送出される（5）。

ナを用意する。送信側では、複数のアンテナからタをチェックし、最適な経送出されたパケットは、IP ネットワーク内のルー同じ周波数で異なるデータを伝送し、それを受信路に振り分ける機能（ルーターを経由（ルーティング、6）
して、相手方の電話側でも複数のアンテナで受信する。

機に到達する。なお、IP ネットワークは、VoIP

従来の技術であれば、お互いの電波が干渉しゲートウェイを介して公衆電話網とも接続されて合い、正確な受信ができないが、MIMO では、送いるので、IP 電話同士だけでなく、一般の固定加

受信アンテナの位置関係から、それぞれのアンテ

入者電話間の通話を行うことも可能である（7、ナに受信される電波の違いが生じ、それにより送8）。

信された電波を分離する。理論的には、データ伝

現在、IP 携帯電話として市場に出ている製品

送量を従来の 2 倍とすることが可能となる。

に相当する。到達したデー

ティング機能）を持つ。
ゲートウェイ：ネットワーク
上で、プロトコルが異なる
データを相互に変換して通信を可能にする装置。
MIMO ： Multiple Input
Multiple Output、複数のアンテナで送信し、複数のは、建物内や敷地内での利用を想定したものが多

すでに、標準化を先取りして、802.11a/g の規格

く、通話できる範囲はおのずと限られている。しに対して MIMO を適用した無線 LAN 製品が登場

かし今後は、一部の店舗などに設置された公衆している。

アンテナで受信することによって、伝送速度を高速化する方式。

スポットの利用によって外出先でも IP 携帯電話による通話が可能となるなど、使用できる範囲が拡

規格

802.11b802.11g

802.11a

大する予定であり、普及が進んでいくものと予想
周波数帯されている。

2.4GHz帯
2.4GHz帯
5GHz帯※1（2400〜2483.5MHz）（2400〜2483.5MHz）（5150〜5350MHz）

チャンネル数

4ch

4ch

8ch※2

データ伝送速度（ベストエフォート）

11Mbps

54Mbps

54Mbps

変調方式

DS-SS

OFDM

OFDM

今後注目される MIMO
現在、IEEE 802.11 では、伝送速度が 100Mbps
を超える 802.11n という無線 LAN の標準規格の標準化が進められている。特に注目されている技※1 5250〜5350MHzについては2005年（平成17年）5月以降の使用※2 5250〜5350MHzを含めた場合のチャンネル数術として MIMO（マイモ）がある。これは、従来ま
表 1 無線 LAN の種類

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 47

I P

N e t w o r k

T e c h n o l o g y

A - Z

距離別に理解する無線ネットワーク規格
阪田 史郎
千葉大学大学院 教授

高速化してきた無線ネットワーク「ワイヤレスブロードバンド」への関心が急速に高まっている。
ここでは、無線ネットワークを通信距離別に分類し、それらの最新技術を解説する。

短距離無線

無線PAN
10〜20m

無線LAN
約100m

無線MAN
約100km

無線WAN
基地局を介してグローバルな通信が可能（携帯電話網）図 1 通信距離から見たネットワークの位置づけ

WAN ： Wide Area Network、広域通信網。

無線ネットワークの距離による分類

ワークなどの無線ネットワーク、今後無線が主体となる家庭を対象としたホームネットワーク／情MAN ： Metropolitan

無線ネットワークは、その通信距離に応じて図 1

報家電ネットワークなどは、通信距離で分けた分

Area Network、都市域通に 示 すように 全 国 をカバ ー する 広 域 網「 無 線類ではないが、通信距離との対応では、無線

WAN」、数百 km 四方をカバーする「無線 MAN」、

LAN 〜短距離無線に位置づけられる。

信網。
LAN ： Local Area Net-

従来有線では構内網と呼ばれてきた「無線 LAN」、

2005 年現在、広く普及している無線ネットワー

人間 1 人が自分の直接的な活動を行う範囲といわ

クは無線 WAN（携帯電話）と無線 LAN であるが、PAN ： Personal Area

れる数十 m 四方をカバーする「無線 PAN」、さら今後各種の新しい短距離無線（DSRC、NFC な

Network、パーソナル通信にそれ以下の「短距離無線」に分けることができど）、無線 PAN（UWB、ZigBee）、無線 MAN

る。表 1 に、各ネットワークの位置づけと主なネッ（WiMAX）が続々と実用化されようとしている。

work、構内通信網。

網。
アドホックネットワーク：基トワークを示す。

地局を介さずに、通信しあ

無線 PAN と短距離無線とは、通信距離だけでいた い と き に 随 意 に（アドホックに）端末同士がピアは分けにくいため、ここでは IEEE802.15 委員会でツーピア通信を行えるネッ

標準化の議論が進展しているネットワークを無線トワーク。

通信距離別にみる
各無線ネットワーク

PAN、それ以外の数十 m 範囲内の通信が可能な〔1〕短距離無線

ネットワークを短距離無線と呼ぶ。

1 微弱無線と特定小電力無線：これらは、1970

ユビキタスシステム環境において重要な役割を

年代から主に業務用短距離無線として、商品タグ

果たす、アドホックネットワークやセンサーネットなどに広く利用されてきた。通信速度、通信距離48 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

センサーネットワーク：いろについてはそれぞれ、微弱無線（無線局免許が不注目を集めるようになった。農作物、家畜、食品、

要な微弱電波の無線局）では 2kbps で 30m、特定

衣料、家具、薬品、書籍、文房具など一般の店頭

小電力無線（トランシーバーなどで使われているに並ぶさまざまな商品のタグ（非接触センサー）とトワークを通信基盤として、

無線）では 2.4kbps で 30 〜 300m である。

して急速に実用化が進んでいる。RF-ID の周波多様な情報を発信するネッ

2DSRC：ITS（高度道路交通システム）におけ

数別の特性を表 2 に示す。

いろなセンサー群で構成される無線のアドホックネッ

トワーク。

る ETC（有料道路における自動料金徴収）で使用

国際的には、米国 MIT の Auto ID センターで

DSRC：Dedicated

さ れ て い る 専 用 狭 域 通 信 で あ る 。日本 で はの研究を経て EPC（Electronic Product Code）グ

Short Range Communi-

5.8GHz 帯をもちい、通信速度は 1 Mbps ないし

ローバルとして標準化された。国内では、ユビキ

4Mbps、通信距離は数十〜数百 m である。

タスネットワーキング研究所によりユビキタス ID

3 NFC ： 2003 年にソニーとフィリップスが ISOが提案されている。

cation、専用狭域通信。
ITS：Intelligent Transport System、高度道路交通システム。

に提案し規格化されたフェリカ（FeliCa）の技術を利用した非接触 IC カードの標準である。JR 東日

ETC ： Electronic Toll〔2〕無線 PAN

Collection、有料道路にお本の Suica、JR 西日本の ICOCA などで利用されIEEE 802.15 において、Bluetooth（802.15.1）、ている。13.56MHz の周波数帯を利用し、通信距

UWB（802.15.3a）、ZigBee（802.15.4）の 3 種類の離は半径 10cm（双方向通信）、通信速度は 106 〜

ネットワークについて標準化が行われている。

424kbps である。

1Bluetooth：1999 年に Bluetooth SIG（Spe-

4 赤外線（IrDA）：1990 年代半ばに標準化が進

cial Interest Group）が発足し、検討を開始した。

展したが、遮蔽物があると通信できないためリモ

2.4GHz 帯、周波数ホッピング−周波数拡散（FH-

コンなどの利用に限定されている。通信速度はSS）、接続ノード数が最大 8（2005 年に最大 256 に用して近距離のデータ通信

最大 4Mbps である。

拡張予定）、データと音声の通信に絞った無線仕様を策定する組織。

5RF-ID：1970 年代から研究がなされ、1980 年

PAN である。通信速度は 2.1Mbps（2004 年 11 月

RFID：Radio Frequency

代には国内においても工場内での部品管理の自の第 2 版から。現在の速度の 3 倍）、通信距離は

Identification、小さな無線動化ツールとして活用されてきた。2001 年以降ユ

10m（2006 年に 100m へ拡張予定）となっている。

チップで、人やモノなどをビキタスネットワーク技術の代名詞として急速に

2 UWB（Ultra Wide Band）： 2002 年にネットワーク

標準化組織

例

ける自動料金徴収。
NFC：Near Field Communication 、近距離無線通信技術。
IrDA ： Infrared

識別したり管理する技術。

備考（周波数帯、消費電力、用途、標準化時期など）

通信方式ごとに個別

短距離無線

無線PAN
（10〜20m）

無線LAN（約100m）

無線MAN（約100km）（特定小電力無線はARIB-STD-T67、センサー間のデバイスインターフェイス
はIEEE 1451.2）

IEEE 802.15

特定小電力無線、微弱無線、
DSRC、NFC、赤外線（IrDA）、RF-ID

Data

Association 、赤外線を使IEEE 802.15標準以外の短距離通信ネットワーク

Bluetooth（IEEE 802.15.1）

2.4GHz、120mW/4.2mW、2004.11（V2.0）

UWB（IEEE 802.15.3a）

3.1-10.6GHz、100mW以下、USB2.0の無線版を、標準化中（2005.5予定）

ZigBee（IEEE 802.15.4）

2.4GHz/868MHz/915MHz、60mW以下、
ホームオートメーション、センサー制御、2003

IEEE 802.11a

5GHz、1999.9

IEEE 802.11b

2.4GHz、1999.9

セ
ン
サ
ー
ネ
ッ
ト
ワ
ー
ク

ア
ド
ホ
ッ
ク
ネ
ッ
ト
ワ
ー
ク

IEEE 802.11
IEEE 802.11g

2.4GHz、2003.5

IEEE 802.11n

2.4GHz/5GHz標準化中（2007予定）

IEEE 802.16（BWA）

802.16、802.16-2004、802.16e

802.16eは標準化中（2005.9予定）

IEEE 802.20（MBWA、高速移動体対応）

Flash-OFDM、iBurst

標準化中

第2世代（PDC、GSMなど）

無線WAN
（全国）

現在は第2世代と第3世代が利用されている。
3GPP、3GPP2

第3世代（W-CDMA、CDMA2000）
2010年から第4世代開始予定。
第3.5世代（HSDPA、EV-DO/EV-DV）

表 1 通信距離から区分した無線ネットワーク

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 49

FCC：Federal Communication Commission、米国連邦通信委員会。
USB ： Universal Serial
Bus、最大 480Mbps を実現する短距離通信規格。
ETSI-BRAN ： European
Telecommunications

FCC が民間に開放した米軍のレーダ技術をもとえている。

にした高速 PAN である。パソコンの周辺機器をインフラ（物理層の規格）としては、すでに IEEE

接続するワイヤレス USB（標準化時期：2005 年 5802.11b、a、g が実用化されているが、100Mbps月）、AV 機器間での高速映像通信によるホーム

以上の高速版である IEEE 802.11n が 2007 年にシアター、屋外の高速ホットスポットサービス（音標準化される予定であり、2008 年の実用化めざし

楽や映像コンテンツの高速ダウンロードなど）、車て研究が進められている。

車間通信による衝突防止などの応用が期待されStandards

Institute-ているが、使用する周波数帯が、気象天文、第 4BroadbandRadio

世代携帯電話（4G）、デジタル放送、リモートセン

無線 MAN は、1990 年代に米国を中心に研究

シング、地球探査衛星などと一部重なるため、国が進められた FWA（固定無線アクセス）を起源とに設けられた広帯域の無線

内では屋外での利用のめどが立っていない。

し、2002 年以降、IEEE 802.16（以降 802.16 と表

アクセス・ネットワークのプ

3ZigBee：ホームオートメーション、ファクトリ記）と IEEE 802.20 において新しい標準化の検討

オートメーション用の省電力通信インターフェイス

が活発化している。

Access Network 、欧州の電気通信規格協会のなか

ロジェクト。

〔4〕無線 MAN

MAC ： Media Accessとして 2000 頃より検討されてきたが、低消費電力

802.16（WiMAX）における検討は BWA（ブローControl、媒体アクセス制御。

に加え、条件のよい環境では最大 75m の通信がドバンド無線アクセス）と呼ばれ、現在最も注目をミングで媒体（無線の場合可能、接続できるノード（センサーなど）の数が集めている標準だ。802.16（WiMAX）
ファミリーとは空中）へ送出するかの制

65535、最大 250kbps の通信速度をもつ、メッシュ

して、見通しが可能な環境の LOS（Line Of Site）

ネットワーク（網の目状のネットワーク）構成が可を対象とした 802.16、見通しができない環境の能などの利点によって、2003 年以降センサーネッ

NLOS（Non-LOS）を対象とした 802.16-2004、IEEE

トワークとしての実用可能性が浮上し、急速に注

802.16-2004 に時速約 120km/h 程度の自動車の移目を集めている（詳細は本誌 2005 年 4 月号 p70 参動通信を含めた IEEE 802.16e がある。802.16 の照）。

通信速度は最大 135Mbps、使用する無線周波数

送信信号をどのようなタイ御。

は 10 〜 66GHz、通信距離は 3 〜 5km（セル半径）である。802.16-2004 の通信速度は最大 75Mbps〔3〕無線 LAN
1990 年代初頭に、米国の IEEE 802.11（以下（20MHz 幅）、11GHz 以下、通信距離は 10km 以下

802.11 と表記）とヨーロッパの ETSI- BRAN におであり、アンテナの高さや送信出力によって最大

いて標準化が開始された。1999 年に 802.11b と50km 程度までの通信が可能である。802.16e の通802.11a が標準化されているが、その後の急速な信速度は 120km/h の移動時に最大 75Mbps（条件

普及によって、802.11 の無線 LAN が事実上の国の悪い場合は 5MHz 幅の運用時に 15Mbps）、

際標準になっている。データ通信向けの無線通信

6GHz 以下、通信距離は 2 〜 3km（セル半径）であの基盤として、無線 LAN の物理層および MAC 層る。

の仕様は、無線 PAN や無線 MAN にも影響を与また、IEEE 802.20 での検討は MBWA（モバ

135kHz未満

13.56MHz

2.45GHz

UHF（900MHz付近の帯域）

通信方式

電磁誘導

電磁誘導

電波

電波

通信距離

〜1m

〜1m

〜2m

〜7m

指向性

広い

広い

狭い

狭い

表 2 RF-ID の周波数別の特性

50 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

イルブロードバンド無線アクセス）と呼ばれ時速世代の第 4 世代携帯電話網（4G）との共存へ発展250km/h までの高速鉄道（新幹線など）を対象とする可能性がある。

した移動通信の規格で、最大 1Mbps を目指して

W-CDMA ： WidebandCode Division Multiple
Access。

今後各無線ネットワークは、図 2 に示すように、いる。

おのおのの通信特性を活かして適切にすみ分けながら、相互に連携して利用されていく。無線

IMT-2000：International Mobile Telecommunications-2000。

ネットワークの技術は、今後ブロードバンド化、〔5〕無線 WAN
携 帯 電 話 網 は 、2 0 0 1 年 の日本 に お ける W -ネットワーク間の相互連携（802.21）、ユビキタス化、CDMA のサービス開始により、第 3 世代（IMT-の 3 つを主軸として進展していくことになろう。

3GPP ： Third Generation Partnership Project、W-CDMA 関連の標準

2000）に突入した。第 4 世代では、100Mbps 以上

ブロードバンドについては、2010 年には距離にの通信速度を目指し、2010 年のサービス開始に向関係なく100Mbps のワイヤレスブロードバンド時

けて研究開発が進められている。

代へと突入することが予想される。

化組織。
3GPP2：Third Generation Partnership Project2、CDMA2000 関連の標第 3 世代と第 4 世代の間を埋める第 3.5 世代のネットワーク間の相互連携については、すでに

高速パケット通信に関しては、第 3 世代で W-

携帯電話網（3G）と無線 LAN の両方の通信インタ

CDMA を採用した 3GPP が推進する HSDPA

フェースを搭載したデュアルモードの端末の利用

HSDPA ： High-Speed（High-Speed Downlink Packet Access）と、第 3 世が開始されている。また、一つの端末を持って無Downlink

代で CDMA2000 を採用した 3GPP2 が推進する

線 LAN 間を移動しても、高速ハンドオーバー

EV-DO（データ専用）/EV-DV（データと音声）が（802.11r）によって高品質ストリームを切れ目なく受あり、2005 年〜 2006 初頭頃までに当面 3Mbps 〜

信できるようになり、802.21 では無線 LAN、PAN、4Mbps 程度の通信速度によるサービスが開始さ

MAN の異なる無線ネットワーク間、さらに Ether-

Voice/Evolution-Data

れる予定である。

net などの有線ネットワークを含めた連携の検討がOptimized、CDMA2000

PacketAccess、W-CDMA の 3.5
世代規格。
EV-DO/EV-DV ： Evolution-Dataandの 3.5 世代規格。

開始されている。

無線ネットワークの今後の動向

準化組織。

ユビキタス化については、アドホックネット
ワークの構成、センサーの収容、移動制御が主要

全体的な動向としては、携帯電話の普及とそれな機能である。アドホックネットワークの構成につに続く無線 LAN の定着を経て、携帯電話網と無

いては、無線 LAN におけるメッシュネットワーク

線 LAN では埋め尽くせない短距離無線、無線

802.11s の検討とその IETF の MANET WG との

PAN、無線 MAN（WiMAX）が 2007 年頃には出連携、センサーの収容については、ZigBee に加え揃う。このうち短距離無線と無線 PAN は、センUWB を利用した高速版のセンサーネットワーク

サーとも結びついてユビキタスネットワークの主役（802.15.4a）の研究、移動制御については、端末モとして今後ますます進化していく。無線 MAN

ビリティを実現するモバイル IP に対し、ネットワー（WiMAX）は、携帯電話網と無線 LAN の間に挟

クモビリティーを 実 現 する N E M O（ N e t w o r k

まれながら、高速移動に対応する制御機能を次

Mobility）の標準化などが主要な課題となる。

ブロードバンド化

相互連携

短距離無線

802.15.3a（UWB）

802.11n（Wi-Fi）

802.16e（WiMAX）

3.5G（HSDPA、
EV-DO/EV-DV）
→4G

無線PAN

無線LAN
（ローミング）

無線MAN

無線WAN

（802.21）

図 2 無線ネットワークの相互の連携

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 51

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速度別に理解するネットワーク規格
阪田 史郎
千葉大学大学院 教授

ブロードバンド加入者数は約 1800 万人に達し（総務省 2004 年 9 月末）、最近では 100Mbps の FTTH の伸びも著しい。ここでは、通信速度に焦点を当てて各ネットワーク規格の特徴について解説する。

音声チャット速度（帯域）

0テレビ会議

100kbps

映像ストリーミング

1Mbps

テレビ映像

10Mbps

ハイビジョン放送

100Mbps

1Gbps

10Gbps
10GbpsEthernet
1Gbps

Ethernet
UWB（USB2.0）

1時間でDVD（4.7GB換算）をダウンロードできる枚数（理論値）
957.4枚
95.7枚

480Mbps（2005年5月標準化予定）

50枚

802.16-2004（FWA）

134Mbps

12.8枚

Ethernet

100Mbps

9.6枚

4G

100Mbps

9.6枚

FTTH

100Mbps

9.6枚

802.11n

100Mbps

9.6枚

75Mbps

802.16e（MWA）
802.11a/g

7.2枚

54Mbps

5.2枚

CATVインターネット

30Mbps

2.9枚

電力線

30Mbps

2.9枚

ADSL

24Mbps

2.3枚

HSDPA（3.5G）

14Mbps

1.3枚

802.11b

11Mbps

1.1枚

Ethernet

10Mbps

1枚

CDMA2000 EV-DO

3.1Mbps

0.3枚

CDMA2000 EV-DV

3.1Mbps

0.3枚

Bluetooth

2.1Mbps

電話モデム

0.2枚

250kbps

ZigBee0.02枚

56kbps

0.005枚※ADSL、CATV、電力線通信などは複数の速度でサービスを提供しているが、この図では代表的な速度を掲載しています。

図 1 主なブロードバンドアクセス回線の速度（帯域）／アプリケーション／ダウンロード時間

ADSL：Asymmetric
Digital Subscriber Line、通信速度によるネットワークの分類

要する時間の比較を示す。
通信速度は 2005 年 3 月現在のサービスを基本

非対称型デジタル加入者回

前述したインターネットへの接続回線（アクセスとしており、いずれも今後の技術開発により高速

回 線 ）で あ る x D S L 、C A T V インターネット、化される可能性がある。また、各ネットワークとも

FTTH は一般にブロードバンド（広帯域）ネット

ベストエフォートな通信であり、特に数十〜数百ワークと呼ばれ、これに対し、それまで主流での加入者で共有される場合、各加入者レベルであったアナログ電話回線（モデムを利用）や ISDN

常に最大通信速度が保証されるわけではない。

線。

はナローバンド（狭帯域）ネットワークと呼ばれる。
ブロードバンドとナローバンドの明確な境界は規各ブロードバンド回線の特徴（表 1）

定されていないが、一般には 1Mbps 辺りが両者の境界の通信速度とされている。

〔1〕xDSL

図 1 に、主なブロードバンドアクセス回線の速既存の電話回線を利用し、電話で使用してい度と利用可能なアプリケーション、ダウンロードにる周波数よりも高い周波数の信号を重ねて使用す52 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Zることによって高速通信を行う技術を DSL と呼ディアコンバータ）を設置する必要がある。

ぶ。その代表は ADSL で、一般家庭に普及している 9 割以上は ADSL である。ADSL は、下り

SDSL：Symmetric Digi-〔4〕高速電力線通信（PLC）

tal Subscriber Line、対称型デジタル加入者回線。

（50Mbps）と上り（3Mbps）にもちいる周波数帯域

電力線、すなわち AC100V の電線を伝送ケー

幅が異なり、下りのほうが速いという非対称の特ブルとして利用する。利用者は電気の引込み線

HDSL ： High-Bit-Rate性をもつ。新たに必要となるのは、電話音声の電（電線）で電力会社に接続し、電力会社がインター

Digital Subscriber Line、

気信号とデータ伝送の電気信号を分離するスプネットに接続する。現在、2006 年からの実サービ

高速デジタル加入者回線。

リッタと、アナログ信号とデジタル信号の間の変換スを目指して実証実験中で、速度は ADSL とほぼ

VDSL ： Very High-Bit

を行う ADSL モデムのみである。ADSL の他に、同程度の最大 30Mbps とされている。

Rate Digital Subscriber
Line、超高速デジタル加入

最大速度を抑える代わりに、上りと下りを同一速度にする SDSL、上りと下りが同じ速度でデータ者回線。

〔5〕LAN（Ethernet）

伝送に特化した HDSL、伝送距離を短くする代わ

家庭で使われる有線の Ethernet は 10 〜

りにより高速な通信を行うVDSL などがある。

100Mbps、オフィスでは 1 〜 10Gbps が主流になり

FTTH ： Fiber To The
Home、光ファイバを家庭まで敷設する加入者回線。

つつある。
PLC：Power Line Com-〔2〕CATV インターネット

munication、高速電力線通ケーブル（CATV）放送の利用者に、ケーブルテ〔6〕ワイヤレス（無線）ブロードバンド

信。

レビ の 設 備 を そ のまま 利 用して 高 速 な（ 最 大

現在、携帯電話網は第 3 世代で数百 kbps が上

30Mbps）インターネット接続サービスを提供する。

限であるが、2005 年末から 2006 年にかけてサー

CATV インターネットの利用者が新たに必要とす

ビ が 予 定 されて いる 3 . 5 世 代（ H S D P A 、E V -Access、第 3 世代（3G）

るのは、テレビ番組用の信号とインターネット通信

DO/EV-DV）では 3Mbps 程度の通信が可能

方式「W-CDMA」のデータ用の信号を分離する分配器と、コンピュータのデ（HSDPA は最大 14Mbps）になり、2010 年にサージタルデータとケーブルテレビ信号の間の変換を

ビスの 開 始 が 予 定 されて い る 第 4 世 代 で は 、速度は 3.6Mbps 〜

行うケーブルモデムのみである。

100Mbps が目標とされている。無線 LAN は現在

14Mbps。

〔3〕FTTHHSDPA ： High Speed
Downlink

Packet

通信を高速化した規格で、3.5G ともいわれる。伝送IEEE 802.11a/g による 54Mbps が最大速度であMIMO ： Multiple Input

るが、この 802.11a/g に MIMO 技術などを適用しMultople Output、複数のFTTH（現在 100Mbps が主）のサービスを利用て、108Mbps の無線 LAN も登場している。さらするには、その地域にすでに光ファイバ・ケーブルに 2008 年の実用化を目指して実効 100Mbps 以上が敷設され、その上で利用者の宅内に光ファイの IEEE 802.11n の標準化が活発化している。

アンテナをもちいて複数入力し、複数出力して高速化する技術。
WiMAX：Worldwide

バ・ケーブルを引込む必要がある。さらに、宅内

一方、2005 年 9 月を目指して WiMAX の IEEEに FTTH で使用される光信号と銅線で使用され802.16e が標準化され、2005 年〜 2006 年にかけてMicrowave Access 、無る電気信号の間の変換を行う回線終端装置（メサービスが開始される予定となっている。

線 MAN ともいわれるアクInteroperabilityfor

セス方式で IEEE802.16
標準の規格を使用。

xDSL

・固定電話の回線（銅線ケーブル）を用いる
・ADSLが最も普及し、他にSDSL、HDSL、VDSLなどの種類がある

FTTH

・光ファイバーを用いる最も高速なネットワーク
・利用者宅まで光ファイバーケーブルを敷設する必要がある

CATVインターネット

・ケーブルテレビ放送用のケーブルを利用する電力線（PLC）

・電線を伝送ケーブルとして利用する

LAN

・オフィス向けの高速Ethernetが主体
・無線の高い周波数帯を利用する

高速無線アクセス

・当面WAN（携帯電話網）や無線LANが主体だが、2006年以降、無線MANや
無線PANも出現して多様化する

表 1 ブロードバンドネットワークの特徴

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 53

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シーン別に理解する動作の仕組み―パソコンでウェブを見る―
宇都宮 努
ネットワンシステムズ 応用技術本部 第二技術部

ウェブサイトの情報は、どのような仕組みでパソコン画面に表示されるのか。
ここでは、ウェブサイトからどのような仕組みで情報を得て、パソコン画面に表示されるのかを解説する。

IPアドレス変換テーブル
www.xxx.yyy⇔1.1.1.1
aaa.xxx.yyy⇔1.1.1.2…

IPアドレス変換テーブル
www. impress.co.jp⇔9.9.9.1
aaa. impress.co.jp⇔9.9.9.2…

ネームサーバーX
ルーティングテーブル
宛て先IP 9.x.x.x ⇒ルーターC
宛て先IP 1.x.x.x ⇒ルーターA
…

3
ルーター

ネームサーバーY
DNSによるIPアドレス応答

ルーターC

4

HTML/画像ファイル

2 DNSによるIPアドレス要求

ルーターB

7 HTTPによるファイル返信

5

1 URL入力
http://www.impress.co.jp

ルーター
ルーターA

6

HTTPによるファイル要求
ウェブサイト表示

インターネット上のデータは、パケット単位でやりとりされる。ルーターは受け取ったパケットの宛て先IPアドレスと自分のルーティングテーブルを比較し、次にパケッ
トを転送するルーターを決める。

ウェブサーバーZ(www.impress.co.jp)

8
図 1 パソコンにウェブサイトの画面が表示される仕組み

URL：Uniform Resource
Locators、インターネット
上に存在する情報の場所を第 1 の仕組み：
URL の入力と解析がわかる。URL の解析を終了したブラウザーは、
その後、ウェブサーバー Z に HTTP で接続する。

特定できるようにするための記述様式。URL は、例：

まず、ネットサーフィンでウェブサイトへのアクセ

http://www.impress.co.jp/という URL は、インター

スは URL の入力から始まる。

ネット上のウェブ情報を取得するために http というプ

第 2 の仕組み：
DNS による IP アドレスの解決

日常的に行われているように、URL の入力はブラウザーのアドレスバーに手動で入力することも次に、DNS によって、ウェブサーバー名の IP ア

www.impress.co.jp といあれば、閲覧先の広告や検索エンジンの検索結果

ドレスを探し出す。これは、ユーザーから見えなうウェブサーバー Z の「/」をクリックすることによって行われる場合もある。

い仕組みであるが、なぜ、このようなことが必要入力された URL を解析したブラウザーは、「どのなのかを簡単に説明しておこう。

ロト コ ル を 使 用 して 、という情報（リソース）を取得することを意味する。

ようなプロトコル」で「どこのサーバー」に接続し、プロトコル：ネットワーク上の機器が情報をやりとりす「どの情報を取得」するかを理解する。
たとえば、図 1-1 に設定された URL を解析すが「www.impress.co.jp」という名前を持つウェブ

る と 、ブ ラ ウ ザ ー は H T T P を 使 用 し て 、サーバー Z（ホスト）に接続し、通信するために

www.impress.co.jp というウェブサーバー Z に接は、ウェブサーバーの IP アドレスを知る必要があ

続し、「/」という情報を取得しようとしていることる。なぜなら、インターネットではすべての通信

る際のとりきめ（通信規約ともいう）。

DNS（Domain Name System）とは、ドメイン名
解決システムと訳される。たとえば、あるパソコン

54 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

を、IP アドレスを基本に行っているからだ。
D N S の 役 割 は 、こ の ウェ ブ サ ー バ ー 名（www.impress.co.jp）に対応した IP アドレス（「9.9.9.1」）をインターネット上から見つけ出し、パ
ソコンに知らせる仕組みのことである。
IP アドレスとは、インターネット上のパソコンや<HTML><HEAD><TITLE>Test Top Page</TITLE></HEAD>

HTMLの内容<BODY><H1>テストトップページです。</H1><p><img src= http://image.impress.co.jp/logo.gif ></BODY></HTML>

ルーターなどに付けられたアドレスのことで、これらの機器が情報交換を行うために必要とする固有のアドレス情報である（ホスト名を住所に例
表示ページ

えると IP アドレスは住所に対応した電話番号のようなものである）。
前述したように、ウェブサーバー名を IP アドレスに変換する処理には DNS が使用されるが、この DNS のアドレス変換に使用される変換データ

図 2 トップページの HTML 内容と表示結果

ベースは、図 1 に示すように、インターネット上に点在するネームサーバー（X、Y など）によって管URL で指定されたウェブサイトのトップページとな

理されている。パソコンは、DNS を使用してネー

る HTML ファイル（「/」は HTML ファイルではない

ムサーバーに問い合わせ、ウェブサーバー名の IP

が、ウェブサーバー Z 側でトップページの HTML

アドレスを確認することになる。

ファイルが要求されているものと理解し応答する）

HTTP：HyperText
Transfer Protocol、ホームページのダウンロードや
アップロードに使う通信の仕組み（プロトコル）。具体的には、ブラウザーとサー

図 1 の例で、DNS の仕組みを見てみよう。

を要求する（図 1-6）。要求を受けたウェブサー

バー間で通信する場合に使

まず、パソコンは URL を入力する（図 1-1）と、

バー Z は、該当する HTML ファイルをパソコンに用されるプロトコル。

自分のパソコンに設定されているプロバイダーの返信する（図 1-7）。

ホ スト：一 般 に 、イ ン タ ー

ネームサーバー X 宛てにアドレス解決の問い合わ
せを送信する（図 1-2）。
ここで、問い合わせを受け取ったプロバイダー

ネット上に接続され IP アド
レスを持つパソコンやウェ

第 4 の仕組み：HTML ファイルの解析と表示

ブサーバー、ルーターなど
を「ホスト」と呼ぶ。

のネームサーバー X がウェブサーバー Z のアドレス解決ができない場合は、他のネームサーバー Y

ブラウザーは、取得した HTML ファイルを解析しパソコンの画面に表示する（図 1-8）。

に問い合わせる（図 1-3）。

IP アドレス：Internet Protocol アドレス。インター
ネット上の機器はそれぞれ固有のアドレス（他の機器とウェブサーバー Z のアドレス情報を持つネーム

通常、ウェブサイトは、複数の HTML ファイルやサーバー Y は、ウェブサーバー Z の IP アドレスを

画像データで構成されている（図 2）。パソコンがネームサーバー X へ送信する（図 1-4）。プロバイ取得したトップページの HTML ファイルには、そDNS ： Domain Name

ダーのネームサーバー X が受け取った IP アドレスの他の HTML ファイルや画像データの URL や

System、ホスト名と IP ア

はパソコンに返信され、パソコンはウェブサー

ファイルパスが記述されている。ブラウザーが取

バー名とともに対応する IP アドレスを手に入れる

得したトップページの HTML が図 2 のような記述（図 1-5）。

内容であった場合、解析したブラウザーは、ウェ

第 3 の仕組み：HTTP による HTML ファイルの取得重ならない）を持つ。

ドレスの検索・変換に関する仕組み。
パケット：インターネット通信で使用される、伝送する

ブ サイトを 表 示 す る た め に 必 要 な ファイル

データの基本単位。ネット（http://image.impress.co.jp/logo.gif）が存在する

ワーク上の通信は小包を目的地に届ける郵便配達に例ことを知る。

えられることも多い。

ブラウザーは URL を解析し、同様の手順（IP
次に、取得した IP アドレス宛てに、HTTP で接続し HTML ファイルを取得する。

アドレスの解決、HTTP によるファイルの取得）を繰り返す。この作業がすべてのファイルを取得す

パソコンは、DNS によって解決された（発見し、るまで繰り返される。取得したファイル（今回の場取得した）ウェブサーバー Z（www.impress.co.jp）

合は画像データ）は表示画面に組み込まれ、ウェの IP アドレス宛てに HTTP で接続し、その後、ブサイトの画面（ページ）が完成する。

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

HTML：HyperText
Mark-up Language、ホームページ作成用の言語。

│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 55

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シーン別に理解する動作の仕組み―ケータイで通話する／メールを送る―
仲田 和彦
日本エリクソン コアネットワーク技術部ソリューションマネージャー

ここでは、日ごろポケットやバッグに入れ、便利に使っている携帯電話が、どのような仕組み
で音声通話や電子メールができるようになっているのか、その特徴を挙げながら解説する。

無線アクセスネットワーク

回線交換コアネットワーク
RNC:Radio Network Controller（基地局制御装置）
MSC:Mobile Switching Center（移動交換局）
HLR:Home Location Register（ホームロケーションレジスター）

2GHz帯

1
2
基地局

発信端末a

基地
制御局

移動
交換局A

RNC

MSC

3

4
7

8
6

2GHz帯

9
q
w
着信端末b

HLR

基地局

基地
制御局

移動
交換局B

RNC

MSC

5

1無線コネクション設定
2認証・秘匿情報設定
3呼設定要求4、5ルーティング情報/ローミング番号問い合わせ
6、7ルーティング情報/ローミング番号取得
8呼設定要求9ページングq無線コネクション設定
w認証・秘匿情報設定
e呼設定要求e

図 1 携帯電話のつながる仕組み（回線交換サービス）

携帯電話ネットワークの特徴

ス（無線）機能を実現し、ユーザーに近い「無線アクセスネットワーク」と、モビリティ（移動）機能を現在、NTTドコモ、KDDI、ボーダフォンなどか実現する中核的な「コアネットワーク」から構成さら 800MHz 帯や 2GHz 帯などの周波数帯を使用しれている。この無線アクセスネットワークは、ユーてサービスされている携帯電話は、従来の固定電

ザーからの電波を処理する基地局と、複数の基地話と異なり、次のような 2 つの特徴を持っている。

局を制御する基地局制御装置から構成される。

（1）ワイヤレス：無線アクセスであること

一方、コアネットワークは、通話やテレビ電話のよ（2）モビリティ：どこにいても、また動きながらうな音声サービスを実現するための回線交換コア

でも通信が可能であること

ネットワーク（図 1）と、電子メールやウェブアクセ

この 2 つの特徴的な機能を実現するために、携スのようなパケットサービスを実現するパケット交

帯電話サービスは固定電話のネットワークとは異換コアネットワークから構成されている（図 2）。

なる独自のネットワークによって実現されているが、これを携帯電話ネットワークと呼ぶ。
この携帯電話ネットワークは、基本的にワイヤレ

56 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │次に、NTTドコモやボーダフォンで採用されている第 3 世代の W-CDMA 方式を例にして、携帯による電話や電子メールの仕組みを解説する。

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

携帯電話のつながる仕組み

路が接続されていくのに対し、携帯電話ネット
ワークでは、ワイヤレス特有のセキュリティー処理

MSC：Mobile Switching
Center、移動交換局。

これから相手と携帯で電話しようとしてケータ

や、モビリティ（移動体）特有のルーティング情報のHLR ： Home Location

イの通話ボタンを押すと、まず発信端末 a は、3G

取得処理が行われることが特徴となっている。

Register、ホームロケー
ションレジスター。

に割り当てられている 2GHz 帯の電波を利用して、ケータイ電話事業者の基地局に対して電波を送る。すると、無線アクセスネットワークは、まず電子メールやウェブにつながる
仕組み

SGSN ： Serving GPRS
Support Node、パケットアクセス制御ノード。無線発信端末 a との間で無線コネクション（接続）の設
定 1 を行う。次に、ユーザー（発信端末 a）が不正なユーザーでないかどうかを認証し、第 3 者にアクセスネットワークとの次に、図 2 に、電子メールやウェブなどのパ接続や加入者の認証などを行う装置。

ケットサービスのつながる手順を示す。

盗聴されないように秘匿情報の設定などのセキュ

パケット通信の場合も音声通信と同様に、まずGGSN：Gateway GPRS

リティー機能 2 が働いた後、通話ができるように発信端末と基地局の間に無線コネクション（無線Support Node、パケットするための「呼設定要求」（回線接続要求）3 が回

接続）を設定 1 し、加入者の認証、秘匿情報の設線交換コアネットワークへと送られる。

定などのセキュリティー手順 2 を行うが、電子

この回線交換コアネットワークは、音声通信を

メールやウェブアクセスなどの IP アプリケーショ

接続する移動交換局（MSC）と、ユーザーの契約

ンサーバーとの通信 4 を行う前に、モビリティの情報や位置情報を管理しているホームロケーショ

ためのセッション（接続）情報を各装置（SGSN、

ンレジスター（HLR）で構成されている。発信側にGGSN）に設定する手順 3 が行われること、これ

ある移動交換局 A は、HLR を介して着信側の移がインターネットにおける IP 通信と大きく異なる

動交換局 B とやり取りをして、着信側の移動交換点である。この各装置に設定されるセッション情局 B へとルーティングするための情報を取得し（4報には、モビリティに必要なルーティング情報や〜 7）、音声通信を行うための接続 8 を行う。

QoS（サービス品質）情報などが含まれている。

ゲートウェイノード。外部の IP ネットワークとのゲー
トウェイ（相互接続装置）。
GPRS：General Packet
Radio

Service、W-

CDMA/GSM ネットワークのパケット交換サービスを提供する標準技術。
IMS ： IPMultimedia

Subsystem、IP マルチメ
ディアサブシステム。
SIP：Session Initiation

着信側の移動交換局 B は、ページング 9 といこのセッション情報の設定には、携帯電話独自

われる一斉同報呼び出し（どの端末向けかというの IP プロトコルをサポートする必要があるため、プロトコル（呼制御プロトコ

情報を含む）を行い、応答した着信端末 b との間

パ ケット交 換 コアネットワークに は 、S G S N やルともいわれる）。

に発信側と同様な着信処理（q 〜 e）
を行う。

GGSN などの特別な装置が必要になってくる。

Protocol、セッション開始

固定電話ネットワークの場合は、単純に回線経

無線アクセスネットワーク

パケット交換コアネットワーク

1無線コネクション設定
2認証・秘匿情報設定
3モビリティ用セッション情報設定
4事業者Eメールサーバーとの通信
5インターネットのあて先へ

HLR

2GHz帯

1

2
発信端末

基地局

インターネット

基地局
制御装置

パケットアクセス
制御ノード

パケットゲート
ウェイノード

RNC

SGSN

GGSN

3
4

ウェブサーバー

メールサーバー

SGSN:Serving GPRS Switch Node、
パケットアクセス制御ノード
GGSN:Gateway GPRS Switch Node、
パケットゲートウェイノード

図 2 携帯電話でメール／ウェブがつながる仕組み（パケット交換サービス）

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シーン別に理解する動作の仕組み― IP 電話で通話する―
小山 雅也
ネットワンシステムズ 応用技術本部 第五技術部

ここでは、ブロードバンド時代のキー・アプリケーションの 1 つとして急速に普及し始めている
IP 電話について、既存の電話との仕組みの違いと使われている技術について解説する。

（1）従来の電話システム（シグナリング）（2）IP電話システム（シグナリング） 5462-0001は、IPアドレス
1.1.1.1の端末

5462-0001は、こっちにの回線つながっている2

IP電話サーバー
（SIP）

3 通話

1

1

2
3

電話機

IP電話機

3

交換機
電話機
1 電話番号5462-0001をダイヤル
2 5462-0001の電話機を呼び出す
3 電話に応答し、通話が始まる

通話
IP電話機

IP電話機
（IPアドレス1.1.1.1）

図 1 従来の電話システムと IP 電話の基本的な仕組みの違い

IP ： Internet Protocol、
インターネットプロトコル。

IP 電話とは

既存の電話網の仕組み

インターネット上で、音声や映像なども含むさまざまな

通信料金が安い、プロバイダーによっては会員

ここで、IP 電話の仕組みを説明する前に、既存情報をやり取りするためのに無料サービスしている、さらにブロードバンドのの電話網の仕組みについて簡単に説明しておこ普及を背景に音声品質も改善されてきたところかう。

中心的なプロトコル（通信手順）。

ら、2004 年以降、IP 電話の利用者が急増し始め
交換：電話をする際に、相手と接続したり、切断したりている。

既存の電話網は、回線交換という方式が用いられている。回線交換方式とは、電話で通話していすることを「交換」という。

このように、市場を拡大している IP 電話とは、る間は、電話機間の回線（通信路）を確保する、つこの交換を行うために回線

名前のとおり IP 網上で音声通話を行うサービス

まり通話中はその回線が独占的に使用される状のことを指す。しかし、IP 網にもさまざまな形態態となり、通話が終了すると、その回線を解放すという。
「切り替える」ことがあり、大きく、オープンなものと、クローズドなる方式である。その交換作業を行う機器は交換を英語でスイッチというたものに分けることができる。

機と呼ばれている。

の切り替えを行う装置が必要であるが、これを交換機

め 、電 話 交 換 機 を 単 に ス

全世界の人が共用するインターネットはオープン

この交換機は基本的に、家庭（加入者）から電な IP 網であり、通信事業者が企業向けに提供し話線を束ねて集めている加入者線交換機（ユーている IP 網は、一定の通信品質が保証されていザーの近くの通信事業者内に設置）、加入者線交るクローズドな IP 網である。このため一般的に換機間を結ぶ中継交換機（例：東京都と千葉県をは、前者の IP 網を使用する場合をインターネット

結ぶ交換機）、他の通信事業者との接続する交換電話、後者の場合を IP 電話と区別して使用する機、の 3 つに分類されている。加入者線交換機でことが多い。

は、自身に接続されている電話回線と電話番号とイッチという場合もある。

58 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Zの対応表を持っているため、受信した電話番号をProtocol、接続開始プロトコル）
について説明する。

の近くの通信事業者の建物見て、自身の担当範囲の地域に接続されている電話番号か、それ以外かを調べ、中継交換機に渡す

加入者線交換機：ユーザー
内に設置されている。

〔1〕H.323

かどうかの判断を行っている。このように中継交

H.323 とは、1996 年 11 月に、ITU-T がパケット

換機は、加入者線交換機間の仲介役として動作し

網上でのマルチメディア通信の実現を標準化したている。

最初の VoIP プロトコルである。H.323 は、複数プ

中継交換機：たとえば、東京
都と千葉県を結ぶ交換機のこと。
シグナリング：通信を行う

電話がつながるまでは、大きく分けて、①電話

ロトコルを総称した名称であり、電話網のシグナをかける（ダイヤルする）、②相手の電話機を呼出リング（ISDN の Q.931）
をもとに考えられているプ

したり、あるいは終了した

す、③相手が応答する、の 3 つのやり取りが行わ

ロトコルである。3、4 年前までは、VoIP の標準とら切断したりするための手れている。このやり取りは、通常、シグナリングとして使用されていた技術である。

前に、相手と通信路を設定順のこと。呼制御あるいは信号手順ともいわれる。

呼ばれている（図 1）。
パケット交換：前述した回線〔2〕SIP普及し始めた IP 電話の仕組み

SIP は 1999 年 3 月、IETF がインターネット上で交換方式と異なり、通信を行う場合に相手との接続をのマルチメディア通信の実現を標準化したプロト

確立しない（占有しない）で

IP 電話網も、基本的には従来の電話網と同じ

コルである（RFC 2543）。他のプロトコルとは違情報（IP パケット）を送る方

仕組みといえる。電話網では、回線交換によってい、セッション（通信の接続）の開始・確立・切断

ルがわかりやすい）。情報を

音声通話を実現しているが、IP 電話では、IP（パのみを定義し、既存のプロトコルを利用すること送っていないときは、他のケット交換）網で音声通話を実現する。また、IP

でマルチメディア通信を実現している。そのため、電話の場合は、IP 電話サーバーが IP 電話端末

IP 網との親和性が最も高いプロトコルであり、（電話機、ソフトフォン）の IP アドレスと電話番号のH.323 に取って代わり現在の主流となっている。

対応表を持っており、IP 電話端末間の通話ができ

2002 年 6 月に SIP 第 2 版である RFC 3261 が発行るように、橋渡しの役割を果たしている。

され、現在、IP 電話システム（無線 IP 電話端末も含む）に広く使用されている。

式（身近な例では、電子メー

人がその回線利用できるので通信回線を効率よく利用できる。
ソフトフォン：パソコンにインストールし、IP 電話を実現するソフトITU-T ： International

IP 電話の技術は？

Telecommunication

音声をデジタル化するコーデック

Union-Telecommunication

IP 電話の技術を理解するには、IP 電話の基礎

Standardization

Sector、国際電気通信連合となっている VoIP（Voice over IP）について理解

VoIP のもう1 つの重要な技術としては、音声をすることが重要である。VoIP とは、インターネット

IP 網に伝送する技術がある。まず、音声を IP 網

プロトコル（IP）を使って、音声を送ったり、受信で流せるようにパケット化する前に、音声のアナしたりする仕組みのことだ。前述した電話網と同ログ信号をデジタル信号に変換している。この信じように、VoIP においても、IP 網上で電話がつな

号の変換を行う機器は、コーデック（CODEC）と呼がるまでのやり取り、すなわちシグナリングプロト

ばれる。その後、音声をパケット化し、リアルタイ

port Protocol、音声や映像

コルが取り決められている。ここでは、標準化さム通信用のプロトコルとして、UDP の上位に位置などのマルチメディアをリれ一般的に普及している代表的なシグナリングプ

する RTP を使用し、IP 網で音声を含むリアルタイ

ロトコル で あ る H.323、SIP（ Session Initiation

ム通信を実現している。

の電気通信標準化部門
IETF：Internet Engineering Task Force、インターネット技術標準化委員会。
RTP：Real-time Trans-

アルタイムに送受信する場合に使用されるプロトコル。

Skype（スカイプ）
本文で解説した VoIP 以外の仕組みでも、IP 電話を実現することは可能である。最近注目されている Skype（スカイプ。詳細は本誌
2005 年 3 月号参照）がその典型的な例である。Skype は、前述した H.323 や SIP のようなクライアント・サーバー型の VoIP のシグ
ナリングプロトコルを使用せず、P2P（ピアツーピア）型 の技術を利用した新しい IP 電話サービスとして話題となり、多くの人に利用されている。Skype が話題となった背景は、電話の面から見れば、今までのインターネット電話サービスと比べ格段に音質が良いことがあげられる。また、P2P であるためユーザー数に応じた設備の投資も必要ない点も、新しい IP 電話サービスのモデルといえる。

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 59

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シーン別に理解する動作の仕組み―音楽／映像配信サービスを利用する―
大澤 能丈 井上 直也
ネットワンシステムズ 応用技術本部 第五技術部

ここでは、デジタル携帯音楽プレーヤーの普及で注目を集める音楽配信と、FTTH サービスのコンテンツとして注目される映像配信の基本的な仕組みについて解説する。

（1）ユニキャストによる配信（2）マルチキャストによる配信

視聴クライアント数の増加によってサーバーへの負荷が増大

映像
コンテンツ

1つの映像データを常に送出するためクライアント数には依存されない

クライアントの接続数によってはボトルネックがおこる

マ ル チ キャスト対 応 機 器 が 必要。要求のあったクライアントの経路へ映像データ転送する

インターネットでもサービス可能サービス事業者網内
へ配信

視聴形式：VoD、インターネットライブ

映像
コンテンツ

視聴形式：放送チャンネル

図 1 映像配信：ユニキャスト配信とマルチキャスト配信の比較

DRM ： Digital Rights
Management、デジタルコ
ンテンツの著作権を保護す

音楽配信：
iPod は 1 曲 99 セントだが……

やレーベルゲート社の「Mora」などの音楽配信サービスが展開されている（脚注参照）。楽曲によって販売価格は変わるが、1 曲あたり大体 150る技術。コンテンツを暗号化・流通させ、別経路で入手

インターネットを利用した音楽配信というと、

円〜 300 円弱程度で購入できる。ただし、サービ号化し、再生を可能とする。

ファイル交換ソフトを利用し音楽ファイル（MP3 な

ス毎に提供可能な楽曲数は少なく、CD-R への書

実装はさまざまな種類があど）を違法コピーするものなど、あまり良いイメー

き込みは禁止、携帯音楽プレーヤーへの転送は 3ジがなかった。

回までというような、DRM による制限を設けていするライセンスによって復り、広くは DVD で採用される暗号化方式 CSS も含まれる。Apple 社の FairPlay、

ところが、米アップルコンピュータが 2003 年にMicrosoft 社の Windows-

開始した「iTunes Music Store」では、提供楽曲

ユーザーの利便性を考慮して、最近では、CD-

数が 100 万曲を超え、1 曲あたり 99 セントで購入

R への書き込みを許可するサービスが出てくるな

携帯電話に採用されている、できる。さらに、購入した楽曲は CD-R への書きど、音楽配信サービスが広く普及していく土壌が

OMA DRM もある。

込みができ、「iPod」への転送回数は無制限といできつつある。

Media DRM、ソニー社のOpenMG などがある。
また、るサービスが多い。

う、比較的ゆるい DRM を採用するなど、ユーザーの利便性を考慮したサービスが成功へ結び対応する DRM 方式に注意ついている。
国内では、マイクロソフトの「MSNミュージック」

60 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │国内のサービスのほとんどが、音楽配信ファイ

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Z

国内で開始されている音楽

ル形式として「ATRAC3」と「WMA」のどちらかをまた、映像配信は視聴形態やネットワーク環境

採用している。

配信サービス：MSN ミュージック

また DRM は、それぞれ「ATRAC3」ではソによって、ユニキャスト方式で配信するか、マルチ（http://music.msn.co.jp

ニーの「OpenMG」を採用し、「WMA」ではマイク

キャスト方式で配信するか、の 2 つにわかれる。

/）や

ロソフトの「Windows Media DRM」を採用してVoD のように見たいときに視聴する形式、あるいほか OnGenいる。つまり、サービスによって DRM への対応がはインターネットのような誰もが利用できるネット（http://www.ongen.net/

違ってくるため、ユーザーは、利用したい音楽配

ワーク上で配信する場合は、ユニキャストで配信）や

信サービスから携帯音楽プレーヤーを選択するされる。

Mora（http://mora.jp/）の＠ミュージック（http://atmusic.avexnet.or.jp/）、

か、もしくは自分の持っている携帯音楽プレー

これはクライアントとサーバーが 1 対 1 で通信す

ヤーが対応する配信サービスを選択しなければる形式であるため、クライアント数が多くなるほどならない。

サーバーとネットワークへの負荷がかかるという（http://www.oricondd.co

点に、注意が必要である。

m/）、

音楽配信サービスの課題

一方、サービス事業者網内に限定した放送のよ

オリコン・ミュージック・ダ
ウンロード

Yahoo!ミュージックダウン
ロード

うに、決められた時間に多数の視聴者に配信する（http://music.yahoo.co.j

今後の課題は、ユーザーの利便性と著作権保場合はマルチキャストによる配信が有効である。

p/download/）などがある。

護とのバランスといえる。ユーザーにとって使い

マルチキャストは 1 対多の通信形式であり、クライ

ATRAC3：Adaptive

やすく魅力あるサービスを提供する一方で、ファアント数が増えてもサーバーへの負荷は変わらな

TRansform

Acoustic

Coding 3、ソニーが開発しイル交換による違法コピーなどに対しては、強くい利点がある。ただし、配信経路のネットワーク

対抗していかなければいけない。

機器がマルチキャスト配信に対応している必要がデータ量は、CD 並みの音質ある。

で 1/10 程度になるとされまた、今後は携帯電話での音楽配信サービスもている。最大で 1/20 程度

普 及して いくと見ら れ る が 、携 帯 電 話 上 で のDRM の組み込みなど技術的な課題も多い。携帯音楽プレーヤーや携帯電話など、ユーザーの多様た音声圧縮技術。圧縮後のまで圧縮可能。

映像データの圧縮とトリプルプレイサービス

WMA：Windows Media
Audio、Microsoft が開発

な音楽の楽しみ方を実現する音楽配信サービス

した音声圧縮方式。CD 並
みの音質で約 1/22 まで圧は、CD 購入やレンタルなどのような、これまでの映像配信は、使用するデータ量が多いためデー

音楽の楽しみ方に加わる新しいサービスとして定タを圧縮して配信を行っている。さまざまな種類

着していくと思われる。

の動画像圧縮技術が利用されているが、現在広くOpenMG：ソニーが開発しMPEG-2 や マイクロ ソ フト の Windows Media

たデジタルコンテンツ著作

映像配信はストリーミングが主流
一方、放送と通信の融合が注目される中で、ブVideo が使われている。圧縮技術も年々進歩して縮することが可能。

権 管 理・保 護・配 信 技 術 。
Hi-MD フォーマットや、コ

おり、H.264/AVC のような高画像圧縮技術も登場

ピ ー コ ント ロ ー ル C D のしている。

レーベルゲート CD2 方式にも採用されている。

ロードバンドによる映像配信が注目されている。

また、現在、ブロードバンドサービスにおいて、映像配信では、「ストリーミング」技術が広く使われ「トリプルプレイサービス」（3 大サービス）が注目さている。

れているが、この 3 つサービスのうち「高速ネット

ストリーミングとは映像、音声データを蓄積せず接続」と「IP 電話」はすでに普及段階に入っておに、受信しながら再生する方式だ。その際、端末り、現在、サービス事業者は「映像配信」の普及に

上にはデータが保存されないため、①受信開始と向けての展開が活発化している。

同時に再生が始まるため受信完了まで待つ必要

今後の「映像配信」の普及の鍵を握るのはコン

がない、②ハードディスクを使用しなくてすむ、③

テンツであり、よりユーザーを引き付けるコンテン

データが保存されないため不正な 2 次利用を防ツを配信できるかどうかが重要である。そのため止でき著作権が保護される、などのメリットがあには、著作権問題、放送番組との差別化、そしてげられる。

収益性の高いビジネスモデルを明確にする必要がある。

ユニキャストか、マルチキャストか
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シーン別に理解する動作の仕組み―ピアツーピア（P2P）の仕組み―
内藤 正規
ネットワンシステムズ 応用技術本部 第一技術部

ここでは、従来の「クライアントサーバー」モデルとはまったく異なったネットワークモデルとして注目される「P2P」（ピアツーピア）の技術的な特徴や可能性について解説する。

（1）クライアントサーバーシステム

サーバー（2）ピアツーピア（P2P）システム
リソースの分散配置
による負荷の分散

コンテンツ（リソース）

コンテンツ（リソース）

リソースの集中配置
による負荷の集中

コンテンツ（リソース）

ネットワーククライアント
コンテンツ（リソース）

クライアント

図 1 クライアントサーバーシステムとピアツーピアシステムの比較

リソース：資源を表す言葉。
この場合は、サーバーが提供しているサービス（コンテ

1 台のマシンがサーバーにもクライアントにもなる

バーとクライアントの関係を動的に変化（1 つのマシンがクライアントになったり、サーバーになったり）できるようにし、サービス全体をクラスタとしてン ツ ）を 中 心 として 、サ ー
バ ー の 回 線 、容 量 ま で 、

これまでのネットワークのサービス提供形態でサーバーが提供できるもの

捉え、リソースの分散をはかったのが P2P というすべてをリソースとして表最も多いクライアントサーバーモデルは、その名す。

前のとおり、サービス（処理など）を要求する複数

この背景には、パソコンが急速に高機能化してのクライアント（パソコン）側と、クライアントの要

おり、ノートパソコンでも、CPU の処理速度が高葉で、P2P ではその P2P

求に応えてサービス（処理結果など）を提供する

速化（2.4GHz など）
し、内蔵するハードディスク容システムに属する端末の集サーバー側で構成され、両者はともに固定された量も 50G バイト以上となり、かつてのサーバーマ関係である。しかし、このサーバーへの中央集中

シンを上回る処理性能を備えてきていることもあ型システムの場合は、リソースがサーバーに集中る。

クラスタ：群を意味する言

団を指す。

概念である
（図 1）。

するために、ユーザー（クライアント）からのリクエ
ストやトラフィックも集中することとなり、場合にP2P では巨大なシステムが可能

よってはサービスを拡大するうえで障害となる場
P2P のサービスの領域では、固定的なサーバー合もあった。
そこで、リソースと負荷の分散のために、サー62 │ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │というマシンは存在せず、P2P 端末（例：パソコ

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

［ 特集 ］新・IP ネット技術 A-Zン）は、クライアントでもあり、サーバーでもあり、が届くということになれば、この問題は解消され中継基地にもなりうる性質を持っている。このたる可能性がある。

する端末を指す。P2P 端末
は「サーバーでも、クライア

め、あるリソース（例：音楽コンテンツ）を利用しようとするノード（クライアントに相当する）は、イ

ノード：クラスタ内に位置

ントでもあり、中継基地でもあり」と用途が限定できな〔2〕メッセージングサービス

いため、特定せずにノード

ンデックスサービス（そのノードの持っている情報

また、P2P はメッセージングサービスにおいて一覧）を利用して、リソースを保持しているノードも非常に有利となる。いくつかのメッセージング（サーバーに相当する）を探し出し、そのノードのサービスが、固定されたサーバーを経由してリソースを利用できる。

ユーザー間のコミュニケーションの橋渡しを行っドが持っているか、という

この場合のクライアント、サーバーという概念はているが、これは大半のコンシューマが動的 IP

情報一覧。このインデック

その場限りのものであり、次の瞬間には、クライア

アドレスで NAPT 環境（外部に出て行く通信しかントであったノードが、サーバーのノードとして機できない）
を利用しているという理由に他ならなソースを持っているかがわ

能することもある。

い。相手のアドレスがわからず、しかも外部からかるようになっている。

これは、P2P 環境では、それぞれのノードが必要なときに必要な役割を行うからである。P2P シという言葉を利用する。
インデックス：どのような種類のリソースをどのノーの通信を受け入れないからだ。

スを参照すれば、クラスタ
内 の ど の ノ ード が 何 の リ

DRM ： Degital Rights

この 2 者間をどう結ぶかという部分において、Management、デジタル
データの著作権を管理する

ステムでは、クライアントサーバーシステムのよう

たとえば Skype は P2P の概念を利用して、スーに、サーバーに固定的に機能が集約されていなパーノード、リレーサーバーをノード内から選抜

制限がもっとも目につくが、いために、ノードを増やすことが簡単であり、またすることによって、実現させている。もしもこの 2

それだけではなく透かしにノードの追加はそのままキャパシティ
（システムのつの概念を持つノードをネットワーク内に固定配処理能力）の増加につながる。

置したとすれば、サービスへの多額な設備投資

このため、これらのノードの集団（ここではクラための技術。コピー回数のよるトレーサビリティ（追跡可能性）の確保なども含まれる。

が必要となっていただろう。
ファイル交換ツール：P2P

スタと呼ぶ）のキャパシティは、クライアントサー

ただし、これらのメリットには、目的のインデッバーモデルでは得られないような巨大なものとなクス（一覧情報）を探し出せるかどうかという点に

行 うこ と が で き る ツ ー ル 。

りうるのだ。

おいて「運まかせ」的な面があり、リソースヘの確

このツール自体に違法性は

P2P が適している
可能性のあるサービス

ないが、ツールを利用して実なコンタクトをとれない可能性があることに注意

著作権を侵害することが多が必要である。また、インデックスを探すためにクい。日本国内では WinMX

ラスタ内を探し回る必要がある。この場合、集中〔1〕マルチメディアコンテンツサービスを利用してファイル交換をや Winny が有名。

が発生しないため、ほぼ無制限に P2P システムをメッセージングサービス：拡大できるが、代わりに総合的なトラフィックの効

ネットワーク上のメッセンジャーから、電話まで広範

前述したような特徴を備えているため、P2P は率は決してよくない。実装によっては、匿名性のトラフィックが多く発生するコンテンツを取り扱う確保のために、リソースやインデックスの転送を意

すが、ここではネットワーク

サービスに適している。たとえば、映像や音楽を図的に他のノードを経由させるものもあり、この上でのメッセージ送信サー

扱うマルチメディアコンテンツがその代表だ。た場合には、さらに効率は悪くなることを留意してだし、コンテンツの分散配置については、本来はおく必要がある。

Address Port Translation、インターネットに接続〔3〕ブレークスルーの可能性をもつ P2Pされた企業などで、1 つのこの DRM なしに実装されているものが、いわ以上のように、リソースの分散とスケーラビリ

ゆるファイル交換ツールと呼ばれるものであり、

ティ（システムの拡張性）
こそが P2P のメリットであ場合によってはモラルのない利用者によって、著る。もちろんリソースの集中管理が必要なサービ

作権侵害の温床となってしまっている。このことスもあるため、すべてにおいて P2P が適しているが「P2P」というキーワードのイメージ低下を招いということはないが、特定の用途・分野においてたことも否定できない。

は、P2P のメリットがサービス拡大のブレイクス

しかし、コンテンツ配布においてネットワーク上ビスを指す。
NAPT ： Network

デジタルデータの著作権を管理する DRM が必須である。

囲に意思伝達サービスを指グローバルな IP アドレスを複数のコンピュータで共有する技術。

ルーとなる可能性を持っているのだ。

での配送方式には懸案事項となることが多いた
め、P2P を利用してもっとも「近い」リソースに手インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D│ INTERNET magazine │ 2005 │ 06 │ 63

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