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情報の教科書に出てくる「WAN」について教えて！
こんにちは、ヒロ君。プログラマーを目指すのは素晴らしい目標ですね。今日は情報の教科書に出てくる「WAN」についてお話ししましょう。WANは「Wide Area Network」の略称で、広域にまたがるネットワークのことを指します。例えば、インターネット全体がWANになります。このような広い範囲にわたるネットワークは、LAN（Local Area Network）とは異なり、特別な通信方法が必要です。WANは学校や企業など、広い範囲で通信が必要な場合に使われます。今後も情報の勉強を続けて、プログラマーになるための基礎をしっかり固めていきましょう！
WANとは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、WANって何ですか？
タクミ：ヒロさん、WANは、広い範囲にわたるネットワークのことです。例えば、一つの会社の本社と海外支社の間でコンピューターをつなげる場合に使われます。イメージとしては、あなたが家庭用Wi-Fiを使っているのと同じように、WANも膨大な数のコンピューターをつなげて、インターネット上で通信できるようにします。分かりましたか？
WANの主な特徴は何ですか？
ヒロ: タクミ先生、WANの主な特徴は何ですか？
タクミ: WANとは、広域に分散する複数のネットワークを接続するネットワークのことです。つまり、ネットワーク同士を繋いで、遠くにいる人と通信できるようにします。
ヒロ: へえ、遠くにいる人とも通信できるんですね。でも、どのように接続するのですか？
タクミ: そうですね。WANの特徴の一つは距離制限がありません。つまり、遠くにいる人とも同じように通信できます。例えば、たとえあなたが東京にいても、アメリカの友人とインターネットを使ってビデオ通話ができるわけです。
ヒロ: なるほど、遠くにいる人とも通信できるっていうのは、とても便利な特徴ですね。
タクミ: はい、WANはビジネスに欠かせないツールの一つです。ビジネスに限らず、学校や家庭でも利用されていますよ。
WANにはどのような種類がありますか？
ヒロ：タクミ先生、WANにはどのような種類がありますか？
タクミ：Hmm、WANは広域に渡る通信網のことだよ。例えば、インターネットや企業内ネットワークがあるね。そして、WANには大きく2つの種類があるよ。1つは、回線交換方式のWANで、もう1つはパケット交換方式のWANさ。
ヒロ：回線交換方式とパケット交換方式って何が違うんですか？
タクミ：ええと、回線交換方式は、通信に必要な回線を固定的に確保し、データを送信するための回線を独占することができる方法だよ。パケット交換方式は、データを小さなパケットに分割し、ネットワークを介して送信する方法だよ。分かりやすく言うと、回線交換方式は電話での通話方式のようなものですね。パケット交換方式は郵便で手紙を送るような感じだよ。
ヒロ：なるほど、分かりました！ありがとうございます！
WANの接続にはどのような技術が使われますか？
ヒロ:タクミ先生、WANの接続にはどのような技術が使われますか？
タクミ:ええ、そうですね。WANの接続には、いくつかの技術が使われますよ。例えば、インターネット回線にはADSLや光ファイバー、回線網にはATMやMPLSなどが使われます。
ヒロ:ATMやMPLSって何ですか？
タクミ:そうですね。簡単に言うと、ATMはパケット細分化技術の一つで、高速で信頼性の高いデータ通信が可能な技術です。MPLSはパケット転送のための技術で、インターネットや企業内ネットワークで広く使われています。いかがですか？分かりやすかったでしょうか？
WANにおいて遅延が起こる原因は何ですか？
ヒロ: タクミ先生、WANにおいて遅延が起こる原因は何ですか？
タクミ: ほんとうに良い質問だね。WANでは、通信するためにデータが複数のネットワークを通過するんだ。そして、そのネットワークは様々な場所にあって、距離も遠いし、たくさんの人が同時に使っているんだ。だから、たとえば電車の中でYouTubeをみたいと思ったとき、毎日同じ時間帯にたくさんの人がそれをみていたら、ネットワークが混雑してしまって、遅くなるんだ。それがWANにおける遅延の原因なんだ。
ヒロ: なるほど、混雑が原因なんですね。でも、混雑が起こるのはどうしてですか？
タクミ: それはね、たくさんの人が同時にネットワークを使っているからなんだよ。混雑が起こらないようにするためには、いろんな方法があるんだ。たとえば、通信量を分散することや、混雑しにくい時間帯に通信することが挙げられるね。
ヒロ: なるほど、分かりました。ありがとうございます。
タクミ: どういたしまして、いつでも質問してね。
WANのセキュリティ対策はどのように行われますか？
ヒロ:タクミ先生、WANのセキュリティ対策はどのように行われますか？
タクミ:それはね、いろんな対策があるんだよ。まずは、IDとパスワードでログインすることが必要だよ。それから、不審なアクセスがあったら自動的に防御する仕組みも入ってるんだ。さらに、ファイアウォールという壁を設けて、外部からの攻撃を防いでいるんだよ。
ヒロ:ファイアウォールって何ですか？
タクミ:ファイアウォールは、建物に例えると、外部からの攻撃を防ぐために建てられた壁のようなものだよ。壁があると、外から中に侵入しにくくなるよね。それと同じで、ファイアウォールがあると、不正アクセスなど外からの攻撃を防げるんだ。理解できたかな？
WANはどのような用途に使用されますか？
ヒロ:タクミ先生、こんにちは！WANはどのような用途に使用されますか？
タクミ:こんにちは、ヒロくん。WANですね。WANとは広域通信ネットワークのことで、たくさんの場所にあるコンピュータ同士を繋げて、通信を行うために使います。例えば、あなたがパソコンやスマートフォンでネットに繋ぐ時に使用されるのがWANの一例ですね。
ヒロ:わかりました！ありがとうございます。WANが何か分かって良かったです。
WANとLANの違いは何ですか？
ヒロ:先生、WANとLANの違いは何ですか？
タクミ:そうですね、WANはワイドエリアネットワークで、広範囲に分散している機器同士をつなぐネットワークです。例えば、日本とアメリカをつなぐような大きなネットワークが考えられます。
一方、LANはローカルエリアネットワークで、限られた場所内にある機器同士をつなぐネットワークです。学校の中のコンピュータールームのようなイメージですね。
理解できましたか？
WANにおいてデータの伝送速度を高速化する方法は何ですか？
ヒロ:タクミ先生、質問があるんですが。WANでデータの伝送速度を高速化する方法は何ですか？
タクミ:まず、WANは広い地域をカバーするネットワークで、例えばインターネットが該当します。データの伝送速度を上げる方法はいくつかありますが、一つ例を挙げると、光ファイバーを使う方法があります。これは、光ファイバー内の光の速度がとても速いため、データの伝送速度がとても早くなるんです。イメージとしては、車道では走る速度が決まっているけれど、高速道路を使うように、分けられた専用の道を使うとより早く走れると思ってみてください。
ヒロ:わかりました！光ファイバーなんですね、ありがとうございます！
WAN接続においてVPNとは何ですか？
ヒロ：先生、WAN接続においてVPNって何ですか？
タクミ：VPNは仮想プライベートネットワークの略で、インターネットを使って、ネットワーク間接続を行う技術ですよ。
ヒロ：ネットワーク間接続？それってどういう意味ですか？
タクミ：例えば、ある会社で社内にネットワークを構築していて、社内からインターネットにアクセスすることはできますが、別の場所から社内のネットワークにアクセスしようとすると、直接接続することができません。でもVPNを使えば、別の場所のパソコンからでも社内のネットワークに接続できます。
ヒロ：なるほど、それでデータ通信はどうなるんですか？
タクミ：VPNを使うことで、インターネットを経由して送受信されるデータも暗号化されるので、安全に通信することができます。つまり、外からの盗聴や、情報漏えいを防ぐことができる、というわけです。
ヒロ：なるほど、すごいですね！ありがとうございました、先生！
タクミ：いいえ、役に立てて嬉しいですよ。何か質問があったら、気軽に聞いてくださいね。
WAN接続においてSD-WANとは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、WAN接続においてSD-WANって何ですか？
タクミ：ヒロさん、その質問は非常にいいですね。SD-WANとは、企業内で複数の拠点を持つ場合に、それらの拠点同士をインターネットを通じて繋ぐ技術ですよ。
ヒロ：えっ、インターネットを通じて繋ぐってことは、普通のWAN接続と同じじゃないですか？
タクミ：いや、実はちょっと違って、SD-WANは多くの場合、企業内の拠点同士をVPNで繋ぐという方法を使っています。このVPNは、暗号化されるので、セキュリティ性が高いんですよ。
ヒロ：へぇ～、でもなにがSDなんですか？
タクミ：ああ、そうだね。SDはSoftware Definedの略で、つまりはソフトウェアで制御するという意味です。例えば、もし1つの拠点から別の拠点にデータが送信される場合、SD-WANはネットワークの混雑状況や通信速度に応じて、自動的に最適な経路を選んでデータを送信するんですよ。
ヒロ：ぼくの理解できる範囲で説明してもらってありがとうございます！
タクミ：どういたしまして。いつでも質問してくださいね。
WANの通信プロトコルにはどのようなものがありますか？
ヒロ: タクミ先生、WANの通信プロトコルって何ですか？
タクミ: そうですね、WANにはいろんな種類の通信プロトコルがありますよ。例えば、インターネットで使われているTCP/IPや、VPNで使われるL2TP/IPsecなどがあります。
ヒロ: えっ、いろんな種類があるんですか？どういう違いがあるんですか？
タクミ: そうですね、TCP/IPは信頼性の高い通信に向いています。でも、通信が遅くなることがあります。一方、L2TP/IPSecは高速通信に向いていますが、信頼性が低下する可能性があるんですよ。
ヒロ: なるほど！TCP/IPとL2TP/IPSecの使い分けとかってあるんですか？
タクミ: そうですね、使い分けによってメリット・デメリットがあるんですよ。例えば、オフィスのVPN接続であれば、情報漏洩を避けるためにL2TP/IPSecの方が向いています。でも、大量のデータをやり取りする場合は、TCP/IPの方が適していますね。
ヒロ: なるほど、とても勉強になりました！ありがとうございます。
タクミ: いいですよ、もし何か疑問があれば、いつでも聞いてくださいね。
WANにおいてパケットロスが起こる原因は何ですか？
ヒロ:先生、WANにおいてパケットロスが起こる原因は何ですか？
タクミ:それはね、パケットというデータを送る際に、通信路上で途中でデータが消えてしまうことが原因なんだよ。
ヒロ:途中で消えてしまうってどういうことですか？それがなぜ起こるんですか？
タクミ:例えば、荷物を運送するときにトラックで運んでいたとします。途中でトラックから荷物が落ちてしまい、届ける先に荷物が届かなくなってしまうとしたら、荷物が途中で消えてしまったということです。
ヒロ:なるほど、でもなぜパケットが消えてしまうのですか？
タクミ:それは通信路上でのトラブルや過負荷が原因で、データが届かずに途中で消えてしまうのです。
ヒロ:なるほど、そういうことなんですね。ありがとうございます先生！
WANの回線品質を測定するにはどのような指標がありますか？
ヒロ：タクミ先生、WANの回線品質を測定するための指標って何があるんですか？
タクミ：そうですね、WANの回線品質を測定するためには、いくつかの指標がありますよ。例えば、ping値や回線速度などがあります。
ヒロ：ping値って何ですか？
タクミ：ping値とは、インターネット接続速度の一種で、パケットを送信してから、ネットワーク上を通って目的地に到達した際に返ってくるまでにかかる時間を測定することで、インターネット接続品質を測定する指標です。
ヒロ：なるほど、回線速度ってどういうことでしょうか？
タクミ：回線速度は、インターネットに接続されたパソコンやスマートフォンから、サーバーなどのホストへ、ある特定の時間をかけてデータを送信する速度のことを示します。例えば、10Mbpsや100Mbpsのような速度指標があり、回線速度が速いほど、通信も快適になりますよ。
ヒロ：なるほど、ping値と回線速度で回線品質を測定するんですね。分かりました、ありがとうございます！
タクミ：どういたしまして、いつでも質問してくださいね。
WANにおいて帯域幅とは何ですか？
ヒロ:タクミ先生、お願いがあるんですけど。WANの帯域幅って何なんですか？
タクミ:おっ、いい質問だね！帯域幅っていうのは、インターネットなどの通信回線の大きさを表すものなんだよ。
ヒロ:インターネットとか通信回線って何ですか？
タクミ:ああ、そうだね。通信回線っていうのは、例えば携帯電話の電波や、Wi-Fiルーターが発信する電波などのことを指すんだよ。そして、インターネットというのは、World Wide Web（世界中の情報がつながっているネットワーク）に接続されたコンピューターやサーバーを通信回線で結びつけることで、世界中の情報やサービスを提供する仕組みのことだよ。
ヒロ:なるほど、通信回線とインターネットってつながってるんですね。でも、その大きさって具体的にどういうことなんですか？
タクミ:そうだね。帯域幅というのは、通信回線でデータを送受信する時に使える最大通信速度のことだよ。たとえば、高速道路に喩えると、帯域幅が広いほど車道の本数が多く、一度にたくさんの車が通れるから速く走れるっていう感じかな。
ヒロ:なるほど、車道と帯域幅は似ているんですね。でも、具体的な数字ってあるんですか？
タクミ:そうだね。数字は様々で、通信回線や契約内容によって変わるんだけど、例えばおうちのインターネット回線で一般的に使われる光回線の帯域幅は、最大で1Gbps（ギガビット/秒）程度だよ。これもまた、車道の本数や速度に例えるとね、高速道路のように広い車道でも、渋滞していると進むスピードが遅くなるっていう状況があり得るんだ。
ヒロ:なるほど、自分で使っている回線も1Gbps程度なんですね。だけど、もっと大きな数字が出せるような回線があるって聞いたことがあります。
タクミ:そうだね。実際、大規模な企業やインターネットサービスプロバイダーなどは、より高速で大容量な回線を利用することがあるんだ。そういった回線では、10Gbpsや100Gbpsなどの帯域幅を使ったりするんだよ。
ヒロ:なるほど、1Gbpsよりもっと速い回線もあるんですね。自分もいつかそういう回線を使ってみたいです！
タクミ:いいね！でも、そういった回線は高度な技術や設備が必要で、一般のおうちで手軽に使えるようなものではないから、まずは今持っている回線を使いこなすことが大切なんだよ。
WANの障害により通信量が大幅に減少した場合、どのように対処すればよいですか？
ヒロ: タクミ先生、WANの障害で通信量が大幅に減少したらどのように対処すればいいですか？
タクミ: その場合は、まず原因を確認する必要があります。障害が何によって引き起こされているのか、それを調べましょう。
ヒロ: 原因が分かったらどうすればいいですか？
タクミ: その原因に応じて、適切な対処が必要です。例えば、障害がネットワークの帯域幅不足によるものであれば、帯域幅を増やすなどの対処が必要になります。
ヒロ: 帯域幅を増やすとは具体的にどういうことですか？
タクミ: 例えば、インターネット回線を強化したり、データ量の削減を行ったりすることが考えられます。データ量の削減を行うためには、データを圧縮したり、必要のないデータを削除するといった方法があります。
ヒロ: 削除するデータって何ですか？
タクミ: 例えば、画像の解像度を下げたり、不要なログファイルを削除したりすることが考えられます。また、不要なアプリケーションをアンインストールすることも通信量を少なくすることができます。
ヒロ: なるほど、ありがとうございます。対処法が色々あるんですね。
タクミ: はい、そうです。原因を確認して、適切な対処を行って、問題を解決しましょう。
WANにおける通信のデータはどのように扱われますか？
ヒロ：タクミ先生、WANにおける通信のデータはどのように扱われますか？
タクミ：よくぞ聞いてくれましたね。まず、WANとは広域情報通信ネットワークのことで、例えばインターネットもそのひとつです。そして、通信のデータはパケットという単位で扱われます。パケットとは、データを塊にして、送信先に届けるために切り分けたもののことですね。
ヒロ：パケットって、どんなものなんでしょうか？
タクミ：そうですね。例えば手紙を送るときに、一つずつの文字を書いた紙を送るのではなく、封筒に詰めて送りますよね。それと同じように、データもパケットという封筒に詰め込んで送信することで、データの送信効率がよくなります。ただし、パケットが届く順番がバラバラになることもあるので、それを正しい順番に並べ替える処理も必要になるんですよ。
ヒロ：なるほど、封筒に詰め込んで効率よく送るんですね。でも、どうしてバラバラになってしまうんですか？
タクミ：うまく届かない場合、通信回線の混雑や、途中でエラーが起こった場合などが考えられます。ですので、パケットはヘッダーと呼ばれる情報を含んでいて、どこから送信されたのか、どこに送るべきか、どのパケットに属するのかといった情報が記録されています。これによって、バラバラになってしまったパケットを正しい順番に並べ替える作業が可能になるわけです。わかりやすかったでしょうか？
WAN接続を構築するために必要な機器やソフトウェアは何ですか？
ヒロ: タクミ先生、WAN接続の構築をするには、何を用意すればいいんですか？
タクミ: まずは、ルーターという機器が必要になります。ルーターは、インターネット回線に接続して、複数の端末が同時に接続できるようにする機器です。また、それぞれの端末には、ネットワークアダプターというネットワーク接続用の機器が必要になります。ネットワークアダプターは、パソコンやスマートフォンの場合は内蔵されている場合が多いです。
ヒロ: ルーターとネットワークアダプターですね。それ以外に必要なソフトウェアってありますか？
タクミ: そうですね。基本的には、WindowsやmacOS、iOS、AndroidなどのOSには、ネットワーク接続に必要なソフトウェアがすでに内蔵されています。ただし、特定のWAN接続方式に対応するためのソフトウェアを別途インストールする必要がある場合もあります。
WAN接続のコストを軽減する方法はありますか？
ヒロ: タクミ先生、WAN接続のコストを軽減する方法はありますか？
タクミ: そうですね、WAN接続のコストを軽減する方法としては、クラウドサービスを使う方法がありますよ。クラウド上にあるサーバーにアクセスすることで、社内にサーバーを設置する必要がなくなり、コスト削減ができます。
ヒロ: クラウドサービスっていうのは、どういうものなんですか？
タクミ: そうですね、例えばGoogle DriveやDropboxのようなオンラインストレージのことがクラウドサービスの一つです。また、AWSやAzureといったクラウドプラットフォームもあります。
ヒロ: クラウドサービスを使うと、どうしてコストが削減できるんですか？
タクミ: 例えば、自社でサーバーを設置する場合には、サーバーを購入するだけでなく、管理や保守のための人件費や電気代、エアコン代などがかかります。しかし、クラウドサービスを使用する場合には、これらのコストをクラウドプロバイダー側が負担するため、自社でサーバーを設置するよりもコストを削減できるのです。
ヒロ: なるほど、クラウドサービスならコストが削減できるんですね。ありがとうございました、タクミ先生。
タクミ: どういたしまして、ヒロさん。何かわからないことがあったら、いつでも聞いてくださいね。
WAN接続が遅い場合、原因はどこにある可能性がありますか？
ヒロ:WAN接続が遅い場合、原因はどこにある可能性がありますか？
タクミ:ヒロさん、それはいろいろな原因が考えられますね。たとえば、ネットワークの帯域幅が足りていなかったり、通信回線が混雑していたりすることがあります。また、ネットワーク機器の設定がおかしい場合もあります。
ヒロ:それって具体的にどういうことですか？
タクミ:例えば、ネットワーク帯域幅が足りていない場合は、車が1台しか通れない道に100台の車が並んでいるのと同じ状況になります。通信回線が混雑している場合は、電車にたくさんの人が乗り込んで車内が満員状態になっているのと同じような状況です。ネットワーク機器の設定がおかしい場合は、間違った方向に進んでいる車がいるのと同じような状況になります。
ヒロ:なるほど、分かりました。とりあえず、設定をチェックしてみます！