ネットワーク：機器と機器をつなぐ

指導者向けの公開補足

学習本文に加えて、指導の視点・背景・授業での確かめ方を示します。どなたでも読めます。

指導の焦点

端末と中継機器の役割を分ける。インターネット、校内LAN、Webを同じ意味の語として扱わない。物理的な接続と、その上で利用するサービスを区別する。

一歩踏み込んだ背景

機器の名称と役割は一対一とは限らない。家庭用の一台にルーター・無線アクセスポイント等の機能がまとまっている場合もある。

授業での確かめ方

架空の校内構成図で、同じLAN内の通信と外部への通信の経路をたどる。実際の校内機器や設定を無断で調査・変更する実習にはしない。

制度・規格等は本文末尾の参考資料も確認してください。

この単元でできるようになること

ネットワークを構成する機器と役割を説明できる。
LANとインターネットの違いを、範囲の観点から説明できる。
端末同士の通信にも共通のルールが必要な理由を説明できる。

ネットワークは役割の異なる機器の集まり

コンピュータネットワークは、端末や通信機器をつなぎ、データをやりとりするしくみだ。端末には、ノートPC、スマートフォン、プリンター、センサーなどがある。端末は情報を作ったり利用したりする一方、通信の経路を決める機器は、宛先に応じてデータを中継する。すべての機器が同じ役割を持つわけではない。

学校の例では、学習用端末とプリンターが無線アクセスポイントにつながり、アクセスポイントが校内のスイッチやルーターへ接続する。スイッチは同じLAN内の機器間の転送を助け、ルーターは異なるネットワークの間で次の経路へデータを渡す。設置方法や機器の統合のしかたは環境によって異なるため、現物の配線図が常にこの例どおりとは限らない。

役割	主な仕事	学校の例
端末	データを作成・利用する	タブレット、プリンター
アクセスポイント	無線端末をネットワークにつなぐ	教室の無線機器
スイッチ	同じLANの通信を中継する	校内の有線設備
ルーター	ネットワーク間の転送を仲介する	校内と外部回線の境界

LANとインターネット

LANは、家庭、教室、事業所など、比較的限られた範囲で構成するネットワークを指す。校内LANでは、管理者が利用者や機器を設定し、共有プリンターや校内サーバを利用できるようにすることがある。LANの「範囲」は建物の壁だけで決まるのではなく、設計や管理上の境界にも関係する。

インターネットは、世界中の多数のネットワークが相互接続されたネットワークである。単一の組織が全ての機器と経路を所有しているわけではない。利用者の端末から見ると、校内LAN、接続事業者のネットワーク、さらに複数のネットワークを経由して、離れた相手へ到達することがある。通信相手までの道筋は状況により変わり、必ず同じ機器を通るとは限らない。

データを共有するには約束がいる

製造元もOSも違う機器同士が情報を交換するには、データの形式や宛先の表し方、やりとりの順序をそろえる必要がある。この共通の約束がプロトコルだ。住所の書式が異なる郵便物を同じ仕分け方法だけで扱えないように、通信の規則が食い違うと、受信側はデータの意味や次の動作を判断しづらい。

ネットワークは一つの技術で全てを実現するのではなく、無線や有線で信号を運ぶ層、宛先へ中継する層、アプリケーションのデータを扱う層などが協力する。層に分けると、無線が切れた問題と、Webサービスの応答がない問題を分けて考えられる。ただし、層の模式図は理解のための整理であり、実際の機器の内部構造をそのまま表す図ではない。

用語

用語	意味
ネットワーク	機器をつなぎ、データを交換するしくみ
LAN	限られた範囲を中心に構成するネットワーク
スイッチ	同じネットワーク内の機器間でデータを中継する装置
ルーター	異なるネットワーク間の転送を仲介する装置
プロトコル	通信で使うデータ形式や手順の共通規則

確認問題

校内でプリンターに印刷データを送るとき、端末とスイッチの役割を説明しよう。
LANとインターネットを、構成される範囲の違いから説明しよう。
無線LANには接続できたのにWebページが開かないとき、無線以外に確かめる機能を二つ挙げよう。

問1の解答例を見る

端末は印刷データを作って宛先へ送る。スイッチは同じLAN内で、宛先のMACアドレスなどをもとに適切な接続先へフレームを転送する。

問2の解答例を見る

LANは校内や家庭内など比較的限られた範囲のネットワークである。インターネットは、世界中の多くのネットワークを相互接続した仕組みである。

問3の解答例を見る

DNSが名前を調べられるか、ルータを通じて外部ネットワークへ到達できるかを確かめる。Webサーバや通信先の状態にも原因があり得る。