は じ め に
通信技術はわずか 160 年程の歴史の中で目覚ましい発展を遂げました．我々 は，今日の最先端の通信技術が，先輩技術者のたゆみない努力の積み重ねにより， 「今日がある」ことを忘れてはならないと思います．その技術がどのようにして 生まれ，改善が行われ，そして発展し，今日あるのか，それを理解する必要があ ります． 今日の IT の先端技術を理解する上で，これは大変重要なことです．たとえば， 長波や短波を使って始まった無線通信が，衛星通信に代わり，そしてモバイルに 進展し，今や個人でも高速・大容量の音声，データおよび映像による双方向通信 が利用できるようになりました．モバイル通信でも，光ファイバーケーブル通信 に匹敵するような高速通信が可能になりました． 本書は，情報通信工学系の大学や高専で，情報通信技術やネットワーク技術を 学ぶ人を対象に作成した教科書です．前著「図解 情報通信ネットワークの基 礎」が長年，高専や大学における「教科書」として利用いただきました． 「データ伝送」や「交換」といった言葉は，今ではあまり使われなくなりました． しかし，現在の先端技術は，「データ伝送」や「交換」技術がベースになって進展 しました． 本書は，通信やネットワーク技術の先端技術だけを取り上げて解説した本では ありません．今では古くなった「データ伝送」や「交換」技術もあえて解説して います．それは，現在の先端技術は，複雑で高度な技術が使われていますが，そ の考え方は，「データ伝送」や「交換」時代に誕生した技術がベースになっている からです．これを知ることは，現在の先端技術を理解する上で役立ちます． 情報通信ネットワークは日進月歩で，扱う範囲も広く，全体を把握するのがな かなか難しい学問です．したがって，本書では全体が把握できるように，「学習ア ーキテクチュア」（次頁の図）を定義し，全体が展望できるようにしました． 本書は，第 1 章から第 10 章まで，全 10 章で構成しました．先ずこの「学習アーキテクチュア」によって，本書の全体像と流れを把握してください． 「学習アーキテクチュア」からわかるように，1．データ伝送技術，2．交換技 術，3．PCM 伝送と伝送メディアは，先端技術を支える基盤技術です．そのた め，一番下の「土台」に位置付けられています．そして，その土台の上に，4． LAN/WAN，5．通信プロトコル，6．インターネット技術，7．モバイル通信が 位置しています．さらに，これらの技術を包み込むように，通信事業者（プロバ イダ）が提供する，8．ネットワークサービスが位置しています．ネットワーク技 術者は，通信事業者が提供する各種ネットワークサービスを十分に理解したうえ で，自社の業務にあった最適なネットワークを構築しなければなりません．さら に，9．待ち行列理論と信頼性理論および，10．ネットワークセキュリティが，左 右に位置しています．待ち行列理論は，通信やネットワーク技術の本流ではあり ませんが，ネットワーク設計をするうえで，非常に重要な理論です．また，「ネッ トワークセキュリティ」はネットワーク設計をする際に，最初に考えなければな らない重要事項です．安全・安心なネットワークを構築し，運用保守・管理する ために，セキュリティが重要であることには言うまでもありません． 本書の特徴は，以下のとおりです． ① ネットワーク技術の重要事項を 10 章にまとめた． ② 学習アーキテクチュアを定義し，「ネットワークの知識」を体系化し，構造化 してわかりやすくした． ③ 単に表面的な技術を解説するのではなく，技術の歴史をたどり，その技術が は じ め に iv
どのように誕生し，発展し，今日の先端技術になったかを体系的に学べるよ うにした． ④ 章の最後には，演習問題を用意し，略解を巻末に示した． 本書は，ネットワークエンジニアを目指す高専や大学学部の学生，社会人を対 象に，情報通信ネットワークの基礎技術から応用技術までをわかりやすく，体系 的にまとめた教科書です．以下，各章の概要を示します． 第 1 章ではデータ伝送の発展経緯，基礎技術を概観し，今日のネットワーク技 術の基本となった技術を解説します．たとえば，HDLC の概念は，情報をフレー ムとして扱い，双方向の連続伝送を可能にする画期的な技術で，この考え方が， 今日のパケット交換，フレームリレー交換，ATM 交換などに発展しました．第 2 章では，交換の基礎およびパケット交換の基礎について説明します．第 3 章で は，PCM 伝送とマルチメディアの要素技術である音声・画像圧縮技術を説明し ます．またこの章では，伝送メディアとして，地上マイクロ波システムや衛星通 信システム，光ファイバーなど，基幹通信システムについて説明します．第 4 章 では，LAN と WAN について説明します． 第 5 章では，通信プロトコルについて説明します．ここでは，OSI 参照モデル の各層の機能，論理構造を把握することが重要です．また，インターネットのプ ロトコルである TCP/IP は特に重要です．TCP/IP については，かなり詳しく説 明してあります．第 6 章では，インターネットの仕組みや，基本技術を取り上げ 説明します．第 7 章では，携帯電話ネットワークや携帯電話端末の構造，仕組み について説明します．ここでは，CDMA の中心的技術であるスペクトラム拡散 の考え方が重要です．第 8 章のネットワークサービスでは，プロバイダが提供す る各種のサービスについて説明します．VPN，MPLS，広域イーサネット，クラ ウドコンピューティングなどのサービスを理解しておきましょう． 第 9 章では，待ち行列やトラフィック理論，信頼性理論を例題中心に説明しま す．最後の第 10 章では，ネットワークセキュリティを説明します．暗号化技術 の概念など，セキュリティの一般的な技術を説明します．セキュリティ技術も重 要ですが，組織体におけるセキュリティの方針，すなわち，セキュリティポリシ ィが何よりも重要です．これをしっかりと理解しておく必要があります． は じ め に v
読者のみなさんが，情報通信ネットワークを理解する上で，本書が少しでもお 役にたてれば幸いです． 本書を執筆するにあたり，各種図表の引用を許可してくださいました各出版社 ならびに著者の方々に感謝を申し上げます． さらに，出版に際してお世話になりました共立出版（株）の瀬水氏，佐藤氏な らびに三浦氏に深く謝意を表します． 2013 年 2 月 著 者 は じ め に vi
