はじめに
本日は、IT分野でなら一回は耳にするOSI基本参照モデルについてやっていきます。その中でも、１層つまり、物理層にフォーカスして勉強していきます！また、これら５つは応用情報技術者試験に役立つ知識となっているので、このページを開いたのも何かの縁ですので、しっかりと覚えていってください。
【ここで扱う用語】
- 物理層（物理的接続＆信号の伝送）
- LANケーブル（データ伝送＆ケーブル＆低コスト＆セキュリティ高い）
- リピータ（信号増幅＆ネットワーク拡張＆遅延原因）
- ハブ（複数デバイス接続＆低コスト＆簡単導入）
- ネットワークインタフェースカード:NIC（データ送受信＆ネットワーク拡張＆セキュリティ）
ITに携わる人間であるなら、これら５つはしっかり覚えておきましょう！（LANケーブル、リピータ、ハブ、ネットワークインタフェースカードは物理層に含まれます。）
p.s.カタカナで難しそうですが、中身は簡単なので気楽に進めていきましょう！
物理層
- 物理層はコンピューターやネットワーク機器同士の物理的な接続を提供します
- 物理層ではデータをビット列に変換します。これにより、コンピューターや機器間で共通の言語で情報をやり取りすることができます。
- 物理層は、データを電気信号や光信号などの形式に変換し、ネットワーク上を送受信します。これにより、情報がネットワークを通じて移動できるようになります（信号の伝送）。
- 物理層は、ネットワークの速度や伝送距離などの物理的な制約を決定します。例えば、光ファイバーケーブルは高速で長距離の通信が可能ですが、イーサネットケーブルは速度や距離に制限があります。
【物理層のメリット】
- 物理層は、データを物理的な信号に変換して、ネットワーク上を送受信します。
→情報をネットワーク上で移動させることができます。 - 物理層では、有線や無線などさまざまな接続オプションを提供します。
→LANケーブルや光ファイバーケーブルなど、異なる媒体を使用してデバイスを接続することができます。 - 物理層でのデータ伝送は、高速かつ信頼性があります。
→特に光ファイバーケーブルを使用する場合、高速で安定した通信が可能です。 - 物理層では、遠く離れた場所にあるデバイスとの通信も可能です。
→光ファイバーケーブルなどの媒体を使用することで、長距離通信を実現できます。 - 物理層は、さまざまなネットワーク構成をサポートします。
→ツリー型、スター型、メッシュ型など、異なるトポロジーでのネットワークを構築できます。
LANケーブル
LANケーブルは、コンピューターやネットワーク機器を接続するためのケーブルで、ネットワーク通信に必要なデータを伝送します。
- LANケーブルは、コンピューターやネットワーク機器の物理的な接続手段です。
コンピューター同士やコンピューターとルーターなどの機器を接続する際に使用されます。 - LANケーブルは、家庭やオフィス、学校などのネットワーク環境で広く使用されています。
複数のコンピューターやネットワーク機器を接続し、データを共有するために利用されます。 - LANケーブルは、データを信号として伝送します。
イーサネットなどの規格に準拠したLANケーブルは、高速で安定したデータ通信が可能です。 - LANケーブルは、物理的なケーブルであるため、設置や移動に制限があります。
ケーブルが届かない場所や、ケーブルが絡まるなどの問題が発生することがあります。
【LANケーブルのメリット】
- LANケーブルは、高速で安定したデータ通信が可能です。ケーブルを介してデータが直接送受信されるため、信頼性が高く、データの安定した伝送が期待できます。
- セキュリティの向上:
- LANケーブルを使用すると、ネットワーク通信が物理的な媒体を介して行われるため、外部からの不正アクセスや傍受のリスクが低下します。
特に、無線LANよりもセキュリティレベルが高いと言われています。 - LANケーブルを使用することで、ネットワーク上での信号の干渉や電波障害の影響を受けにくくなります。
そのため、安定したネットワーク環境を構築することができます。 - LANケーブルは、光ファイバーケーブルなどの種類を使用することで、長距離通信が可能です。
特に、ビジネスや企業のネットワーク環境において、長距離通信が必要な場合に有用です。 - LANケーブルは、無線LANなどの他の通信手段に比べて比較的低コストで入手可能です。
特に小規模なネットワーク環境では、LANケーブルを使用することでコストを抑えることができます。
リピータ
- リピータは、ネットワーク上の信号を受信して、その強度を増幅します。信号が長距離を伝搬する際に弱まったり、ノイズによって影響を受けたりすることがありますが、リピーターが信号を増幅することで、正確なデータ伝送が可能になります。
- リピータは、ネットワークを拡張する際に使用されます。特に、長い距離をカバーする必要がある場合や、信号の強度が弱まってしまう場合に、リピーターを使用して信号を増幅し、ネットワークを広げることができます。
- リピータは、受信した信号をそのまま増幅して再送信するだけであり、信号の内容を変更することはありません。そのため、ネットワーク上でのデータの変更や解釈は行いません。
- リピータを通過するたびに信号が増幅されるため、一定の遅延が生じます。特に、複数のリピーターを経由する場合は、遅延が累積してネットワークの応答速度が遅くなる可能性があります。
リピータは信号を増幅して再送信することでネットワークの拡張や信号の強度の補正を行いますが、遅延の増加や信号のノイズの伝搬などの欠点もあります。
ハブ
- ハブは、ネットワーク上の複数のデバイスを接続し、データを相互に転送する装置です。
- ハブは、LANケーブルを介して複数のコンピューターやネットワーク機器を接続することができます。これにより、複数のデバイスが同じネットワークに参加し、データを共有できます。
- ハブは、家庭やオフィスなどのネットワーク環境で使用されます。複数のコンピューターやプリンター、サーバーなどをネットワークに接続し、データを共有するために利用されます。
- ハブは、受信した信号を増幅して全てのポートに再送信します。このため、信号がハブを通過すると、全てのポートに同じ信号が送られます。
- ハブでは、複数のデバイスが同時にデータを送信しようとすると、データの衝突が発生する可能性があります。これにより、通信の遅延やデータの損失が発生することがあります。
【ハブのメリット】
- ハブを使用することで、シンプルで手軽にネットワーク拡張をすることができます。
LANケーブルをハブに接続し、複数のデバイスを追加するだけで、ネットワークに新たなノードを追加することができます。 - ハブは、比較的低コストで入手できるため、予算の制約のある環境でも利用が可能です。
特に小規模なネットワークや家庭用のネットワーク環境において、コストを抑えながらネットワークを構築することができます。 - ハブは構成や設定が比較的簡単であり、専門的な知識がなくても簡単に導入・管理することができます。
特に初心者や家庭ユーザーにとって、ハブは使いやすいネットワーク装置です。 - ハブは受信した信号を全てのポートに転送するため、ネットワーク上の全てのデバイスが同じ信号を受け取ることができます。これにより、デバイス間の通信が容易になります（信号の拡散）。
- ハブは、さまざまな種類のデバイスを接続することができます（互換性）。
EthernetやWi-Fiなど、異なる規格やプロトコルに対応したデバイスを接続し、ネットワークを構築することができます。
ネットワークインタフェースカード（NIC）
- ネットワークインタフェースカード（NIC）は、コンピューターに取り付けられる拡張カードで、コンピューターがネットワークに接続されるためのインターフェース（物理的な接続ポイント）を提供します。
- ネットワークインタフェースカード（NIC）は、コンピューターとネットワーク間でデータの送受信を担当します。コンピューターからのデータをネットワークに送信したり、ネットワークからのデータをコンピューターに受信したりします。
- ネットワークインタフェースカード（NIC）は、コンピューターをネットワークに接続するための必須な装置です。家庭やオフィス、学校などで広く使用されています。
- ネットワークインタフェースカード（NIC）は、イーサネットやWi-Fiなどの標準化された規格に準拠しています。これにより、さまざまな種類のコンピューターに対応し、相互運用性が確保されます。
- ネットワークインタフェースカード（NIC）は、プラグ＆プレイの機能を備えており、コンピューターに取り付けるだけで自動的に認識されます。これにより、簡単にネットワークに接続することができます。
【ネットワークインタフェースカード（NIC）のメリット】
- ネットワークインタフェースカード（NIC）があることで、コンピューターをネットワークに接続することができます。
これにより、インターネットやローカルネットワークなどのネットワークサービスにアクセスすることが可能になります。 - ネットワークインタフェースカード（NIC）は高速なデータ通信を可能にします。特に高性能なNICを使用することで、高速で安定した通信が実現できます。
- ネットワークインタフェースカード（NIC）を追加することで、コンピューターのネットワーク機能を拡張することができます。例えば、無線LAN対応のNICを追加することで、コンピューターを無線ネットワークに接続することが可能です。
- ネットワークインタフェースカード（NIC）を使用することで、ネットワークセキュリティを強化することができます。ファイアウォールや暗号化機能など、セキュリティ機能を備えたNICを使用することで、ネットワークへの不正アクセスを防ぐことができます。
p.s.ITにおける一般的なNICはデータ送受信がメインです。しかし、近年はセキュリティ機能が組み込まれた高性能NICも登場してきています。
おわりに
今回はITおよび応用情報技術者試験に必須の知識である物理層についてやってきました。また、物理層の中でも頻出するLANケーブル、リピータ、ハブ、ネットワークインタフェースカードを取り上げました。
何回も言いますが、これらの知識はIT分野では前提知識です。しっかりと理解できるようになっておきましょう！そして、それが応用情報技術者試験合格、並びにあなたのキャリアアップにもつながります。では、ここで終わります。さらばじゃ！
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