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ネットワーク技術基礎

ICT支揶員に必要なネットワークの基礎知識とトラブル対応

ICT支援員にとって、ネットワークの基礎知識は必須です。「インターネットに繋がらない」「Wi-Fiが遅い」といったトラブルに対応するためには、ネットワークの仕組みを理解することが重要です。

📋 このページで学べること

  • ネットワークの基本概念（LAN/WAN、プロトコル）
  • IPアドレス、サブネットマスク、ゲートウェイ
  • DNS、DHCPの仕組み
  • ネットワーク機器（ルーター、スイッチ、ハブ）
  • 無線LAN（Wi-Fi）の規格と設定
  • ネットワークトラブルシューティングの基本

1. ネットワークの基本概念

1.1 ネットワークとは

ネットワーク（Network）

複数のコンピュータや機器を接続し、データをやり取りできるようにした仕組みです。

ネットワークの種類

種類 範囲 説明 学校での例
LAN
（Local Area Network）		 狭い範囲
（建物内）		 同じ建物や敷地内のネットワーク 校内ネットワーク、職員室LAN
WAN
（Wide Area Network）		 広い範囲
（都市～国）		 離れた場所をつなぐネットワーク 教育委員会と各学校を接続
インターネット 世界中 世界中のネットワークを接続した巨大なネットワーク Webサイト閲覧、メール、クラウドサービス

学校ネットワークの構成図

インターネット
    |
[ファイアウォール]
    |
[ルーター] ──── [教育委員会（WAN）]
    |
[メインスイッチ]
    |
    ├─ [職員室スイッチ] ── 教員PC、プリンター
    |
    ├─ [普通教室1スイッチ] ── 電子黒板、教師用PC
    |                          無線LANアクセスポイント
    |                              ↓ Wi-Fi
    |                          児童生徒用タブレット
    |
    └─ [普通教室2スイッチ] ── （同上）

1.2 プロトコル

プロトコル（Protocol）

ネットワーク上でデータをやり取りするための「通信の規約・ルール」です。人間が会話をするときに日本語や英語を使うように、コンピュータ同士も共通のルール（プロトコル）を使います。

主要なプロトコル

プロトコル 用途 説明
TCP/IP データ通信の基盤 インターネットの標準プロトコル。確実にデータを届ける
HTTP/HTTPS Webページ閲覧 ブラウザとWebサーバー間の通信。HTTPSは暗号化版
SMTP メール送信 メールを送るためのプロトコル
POP3/IMAP メール受信 メールを受け取るためのプロトコル
DNS 名前解決 ドメイン名をIPアドレスに変換
DHCP IP自動割り当て 端末に自動でIPアドレスを割り当てる
HTTPSの「S」は「Secure（安全）」の意味。個人情報を入力するサイトは必ずHTTPSを確認しましょう（URLが https:// で始まる）。

2. IPアドレス

2.1 IPアドレスとは

IPアドレス（Internet Protocol Address）

ネットワーク上の機器を識別するための「住所」のようなものです。郵便を送るときに住所が必要なように、データを届けるにはIPアドレスが必要です。

IPv4アドレス

現在最も一般的なIPアドレスの形式です。

  • 形式：192.168.1.10 のように、0～255の数字を「.（ドット）」で4つ区切った形
  • 例：
    • 192.168.1.1 （ルーターのアドレス）
    • 192.168.1.100 （PCのアドレス）
    • 8.8.8.8 （GoogleのDNSサーバー）

グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス

種類 範囲 説明
グローバルIP インターネット全体 インターネット上で一意（世界に1つ）のアドレス。ISP（プロバイダー）から割り当てられる
プライベートIP 組織内（LAN内） 組織内でのみ使えるアドレス。外部とはルーターが変換（NAT）して通信
プライベートIPアドレスの範囲
  • 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
  • 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255
  • 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255 ★学校でよく使われる
学校のPC（192.168.1.100）がWebサイト（203.0.113.50）にアクセスする場合：
  1. PCはルーター（192.168.1.1）にデータを送る
  2. ルーターがプライベートIP（192.168.1.100）をグローバルIP（203.0.113.1）に変換（NAT）
  3. インターネットを経由してWebサーバーに届く

2.2 サブネットマスク

サブネットマスク

IPアドレスを「ネットワーク部」と「ホスト部」に分けるためのマスク（境界線）です。

サブネットマスクの表記

  • 一般的な形式：255.255.255.0
  • CIDR表記：/24 （「255.255.255.0」と同じ意味）
よく使われるサブネットマスク
サブネットマスク CIDR 使用可能なホスト数 用途
255.255.255.0 /24 254台 小規模ネットワーク（学校の1フロア等）
255.255.0.0 /16 65,534台 大規模ネットワーク（学校全体等）
255.255.255.128 /25 126台 より細かく分割したい場合
IPアドレス：192.168.1.100
サブネットマスク：255.255.255.0
→ネットワーク部：192.168.1（どのネットワークか）
→ホスト部：100（ネットワーク内のどの機器か）

2.3 デフォルトゲートウェイ

デフォルトゲートウェイ

他のネットワークやインターネットに出るための「出口」です。通常はルーターのIPアドレスを指定します。

設定例

  • IPアドレス：192.168.1.100
  • サブネットマスク：255.255.255.0
  • デフォルトゲートウェイ：192.168.1.1 （ルーター）
PCがインターネット上のWebサイトにアクセスしたい場合、まずデフォルトゲートウェイ（ルーター）にデータを送り、ルーターがインターネットに転送します。

3. DNS（Domain Name System）

3.1 DNSとは

DNS

ドメイン名（例：www.example.com）をIPアドレス（例：203.0.113.50）に変換する仕組みです。人間が覚えやすい名前と、コンピュータが使う数字を対応付ける「電話帳」のようなものです。

DNSの仕組み

  1. ユーザーがブラウザに「www.mext.go.jp」と入力
  2. PCがDNSサーバーに「www.mext.go.jpのIPアドレスは？」と問い合わせ
  3. DNSサーバーが「210.224.205.60」と回答
  4. PCがそのIPアドレスにアクセス

DNS名前解決の流れ

[PC]
  ↓ ① 「www.mext.go.jp のIPアドレスは？」
[DNSサーバー（例：8.8.8.8）]
  ↓ ② 「210.224.205.60 です」
[PC]
  ↓ ③ IPアドレス 210.224.205.60 にアクセス
[Webサーバー（文部科学省）]

よく使われるDNSサーバー

提供元 プライマリDNS セカンダリDNS
Google Public DNS 8.8.8.8 8.8.4.4
Cloudflare 1.1.1.1 1.0.0.1
OpenDNS 208.67.222.222 208.67.220.220
「Webサイトが表示されない」トラブルの原因がDNSの場合、DNSサーバーを変更すると解決することがあります。Google Public DNS（8.8.8.8）に変更して試してみましょう。

3.2 DNSキャッシュ

DNSキャッシュ

一度調べたドメイン名とIPアドレスの対応を一時的に保存しておく仕組みです。毎回DNSサーバーに問い合わせる手間を省き、高速化します。

DNSキャッシュのクリア方法

DNSキャッシュが古い情報のままだと、正しいIPアドレスにアクセスできません。その場合はキャッシュをクリアします。

Windows
ipconfig /flushdns
macOS
sudo dscacheutil -flushcache; sudo killall -HUP mDNSResponder
Chrome（ブラウザのDNSキャッシュ）
chrome://net-internals/#dns → 「Clear host cache」をクリック

4. DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）

4.1 DHCPとは

DHCP

ネットワークに接続した機器に対して、自動的にIPアドレスを割り当てる仕組みです。手動で設定する手間が省け、IPアドレスの重複を防げます。

DHCPの仕組み

  1. DHCP Discover：PCが「DHCPサーバーはいませんか？」とネットワーク全体に問い合わせ
  2. DHCP Offer：DHCPサーバーが「私がいます。このIPアドレスを使ってください」と提案
  3. DHCP Request：PCが「そのIPアドレスを使います」と要求
  4. DHCP Ack：DHCPサーバーが「OK、割り当てました」と確認

DHCPで自動設定される項目

  • IPアドレス（例：192.168.1.100）
  • サブネットマスク（例：255.255.255.0）
  • デフォルトゲートウェイ（例：192.168.1.1）
  • DNSサーバー（例：8.8.8.8）
  • リース期間（IPアドレスを使える期間）
学校の児童生徒用タブレットは、ほぼ全てDHCPで自動設定されています。手動設定（固定IP）は、サーバーやネットワークプリンターなど、IPアドレスが変わると困る機器のみに使います。

4.2 固定IPアドレス（手動設定）

固定IPが必要な機器

  • ネットワークプリンター（常に同じIPでアクセスできるように）
  • サーバー（ファイルサーバー、Webサーバー等）
  • ネットワークカメラ
  • 電子黒板（一部の機種）

固定IP設定時の注意点

  • DHCPの範囲外に設定：DHCPが 192.168.1.100～200 を割り当てる場合、固定IPは 192.168.1.10 など範囲外にする
  • 重複を避ける：既に使われているIPアドレスは設定しない
  • 台帳管理：どの機器にどのIPを割り当てたか記録する
「IPアドレスの競合」エラーが出た場合、同じIPアドレスを持つ機器が2台存在しています。一方のIPアドレスを変更しましょう。

5. ネットワーク機器

5.1 ルーター（Router）

ルーター

異なるネットワーク同士を接続し、データを適切な経路に転送する機器です。家庭や学校では、LANとインターネットを繋ぐ役割を果たします。

ルーターの機能

  • ルーティング：データを適切な経路に転送
  • NAT/NAPT：プライベートIPとグローバルIPを変換
  • DHCP機能：IPアドレスの自動割り当て
  • ファイアウォール：不正アクセスを防ぐ
  • 無線LANアクセスポイント：Wi-Fi機能（Wi-Fiルーターの場合）
学校のルーターは、職員室や教室（LAN）とインターネット（WAN）を繋ぎ、外部からの不正アクセスを防ぎながら、内部のPCやタブレットがインターネットにアクセスできるようにします。

5.2 スイッチ（Switch）

スイッチ（スイッチングハブ）

複数の機器を接続し、データを適切な宛先にのみ送る機器です。MACアドレスを学習し、効率的にデータを転送します。

スイッチの特徴

  • MACアドレスを見て、宛先にのみデータを送る（無駄な通信を減らす）
  • 全二重通信（送信と受信を同時に行える）
  • ポート数が多い（8ポート、16ポート、24ポート等）
  • 管理機能付き（VLAN、QoS等）と管理機能なしがある

スイッチの接続例

        [ルーター]
            |
        [スイッチ]
     /    |    |    \
   PC1  PC2  PC3  プリンター

5.3 ハブ（Hub）

ハブ（リピータハブ）

複数の機器を接続する機器ですが、スイッチと違い、全てのポートにデータを送信します（ブロードキャスト）。現在はほとんど使われていません。

ハブとスイッチの違い

項目 ハブ スイッチ
データの送り方 全ポートに送信（ブロードキャスト） 宛先にのみ送信
効率 低い（無駄な通信が多い） 高い
価格 安い やや高い
現在の使用状況 ほぼ使われない 主流
「ハブ」という言葉は今でも使われますが、実際にはスイッチを指していることがほとんどです。購入する際は「スイッチングハブ」または「スイッチ」を選びましょう。

5.4 アクセスポイント（Access Point）

無線LANアクセスポイント

有線LANと無線LAN（Wi-Fi）を橋渡しする機器です。タブレットやスマートフォンを無線でネットワークに接続できるようにします。

アクセスポイントの役割

  • 有線LANを無線LANに変換
  • 複数の無線端末を同時接続
  • SSIDとパスワードで接続管理
  • 暗号化（WPA2/WPA3）

アクセスポイントの構成

[ルーター] ─ [スイッチ] ─ [アクセスポイント]
                              ↓ Wi-Fi
                          タブレット（無線接続）
家庭用の「Wi-Fiルーター」は、ルーター + スイッチ + アクセスポイントが一体になった製品です。学校では、これらを別々の機器で構成することが多いです。

6. 無線LAN（Wi-Fi）

6.1 Wi-Fi規格

Wi-Fi規格の種類

規格 周波数帯 最大速度（理論値） 特徴
Wi-Fi 4
(IEEE 802.11n)		 2.4GHz / 5GHz 600Mbps 古い規格だが広く普及
Wi-Fi 5
(IEEE 802.11ac)		 5GHz 6.9Gbps 現在の主流
Wi-Fi 6
(IEEE 802.11ax)		 2.4GHz / 5GHz 9.6Gbps 最新規格。多数同時接続に強い
Wi-Fi 6E
(IEEE 802.11ax)		 2.4GHz / 5GHz / 6GHz 9.6Gbps 6GHz帯追加。混雑回避
学校で児童生徒が40台のタブレットを同時に使う場合、Wi-Fi 6（802.11ax）以上の対応が推奨されます。

6.2 2.4GHz帯と5GHz帯

項目 2.4GHz帯 5GHz帯
速度 △ 遅い ◎ 速い
障害物に対する強さ ◎ 強い（壁を越えやすい） △ 弱い
到達距離 ◎ 長い ○ やや短い
混雑 ✗ 混雑しやすい（Bluetooth、電子レンジと干渉） ○ 比較的空いている
推奨用途 遠い場所、障害物が多い場所 高速通信が必要な場所
学校での使い分け
  • 5GHz帯：教室内でタブレット授業（高速・安定重視）
  • 2.4GHz帯：体育館や校庭など遠い場所（到達距離重視）

6.3 SSIDとパスワード

SSID（Service Set Identifier）

無線LANネットワークの名前です。Wi-Fi接続時に選択する「○○-WiFi」などの表示がSSIDです。

SSIDの設定

  • わかりやすい名前：「SchoolWiFi-Staff」「SchoolWiFi-Student」など
  • 学校名を直接入れない：セキュリティのため
  • 用途別に分ける：
    • 教職員用
    • 児童生徒用
    • 来客用（ゲストネットワーク）

パスワード（暗号化キー）

Wi-Fiに接続するためのパスワードです。WPA2/WPA3による暗号化が必須です。

  • 強固なパスワード：12文字以上、英数字+記号の組み合わせ
  • 適切なタイミングでの変更：
    • 漏洩の疑いがある場合
    • 外部の人が接続していた可能性がある場合
    • ※定期的な変更よりも、WPA3など強力な暗号化方式の採用が重要です
  • 安易なパスワードは禁止：「password」「12345678」等
WEP暗号化は数分で解読可能なため、絶対に使用しないでください。必ずWPA2以上を使用しましょう。

6.4 Wi-Fiトラブルシューティング

よくあるWi-Fiトラブルと対処法

1. 「Wi-Fiに繋がらない」
  • ✓ SSIDとパスワードが正しいか確認
  • ✓ 機内モードになっていないか確認
  • ✓ アクセスポイントの電源が入っているか
  • ✓ 端末を再起動
  • ✓ Wi-Fi設定を削除して再登録
2. 「Wi-Fiは繋がるがインターネットに繋がらない」
  • ✓ ルーターの電源が入っているか
  • ✓ LANケーブルが抜けていないか
  • ✓ DNSサーバーの設定を確認（8.8.8.8に変更して試す）
  • ✓ ルーターを再起動
3. 「Wi-Fiが遅い」
  • ✓ 接続台数が多すぎないか
    • Wi-Fi 4 (802.11n): 15～20台が目安
    • Wi-Fi 5 (802.11ac): 20～30台が目安
    • Wi-Fi 6 (802.11ax): 50台以上も可能
    • ※実際の接続可能台数は、帯域幅の使用状況により変動します
  • ✓ 2.4GHz帯の混雑（5GHz帯に切り替え）
  • ✓ 電子レンジやBluetoothとの干渉
  • ✓ アクセスポイントとの距離が遠い
  • ✓ チャンネルの重複（チャンネル変更）
4. 「特定の場所だけ繋がらない」
  • ✓ 電波が届いていない（アクセスポイントの追加が必要）
  • ✓ 鉄筋コンクリートの壁で遮断されている
  • ✓ 金属製のロッカーや棚が電波を遮っている

7. 基本的なネットワークコマンド

7.1 ipconfig / ifconfig

自分のIPアドレスを確認する

Windows
ipconfig

詳細情報を表示：

ipconfig /all
macOS / Linux
ifconfig

または

ip addr

7.2 ping

相手との通信を確認する

pingコマンドは、指定したIPアドレスやドメイン名に対して通信が可能かを確認します。

使い方
ping 8.8.8.8

または

ping www.google.com
結果の見方
  • 応答がある：通信OK（「Reply from...」と表示）
  • 応答がない：通信NG（「Request timed out」と表示）
  • time=○○ms：応答時間（小さいほど速い）
    • 1～30ms：非常に速い
    • 30～100ms：普通
    • 100ms以上：遅い
pingを使ったトラブル診断
  1. ping 127.0.0.1 → 自分のPCのネットワーク機能が正常か確認
  2. ping 192.168.1.1 → ルーターまで通信できるか確認
  3. ping 8.8.8.8 → インターネットに通信できるか確認
  4. ping www.google.com → DNSが正常に動作しているか確認

7.3 traceroute / tracert

通信経路を調べる

データが目的地に到達するまでに、どのルーターを経由しているかを表示します。

Windows
tracert www.google.com
macOS / Linux
traceroute www.google.com
使い道
  • 通信が遅い原因の特定
  • どこで通信が止まっているか確認

7.4 nslookup

DNSの名前解決を確認する

ドメイン名がどのIPアドレスに変換されているかを確認します。

nslookup www.mext.go.jp
使い道
  • DNSが正しく動作しているか確認
  • 特定のドメインのIPアドレスを調べる

📚 まとめ

ネットワークの基礎知識は、ICT支援員としてトラブルシューティングの第一歩です。全てを完璧に理解する必要はありませんが、基本的な用語と仕組みを知っておくことで、問題の切り分けや業者への説明がスムーズになります。

最低限押さえておくべきポイント

  1. IPアドレス：ネットワーク上の住所
  2. DNS：ドメイン名をIPアドレスに変換
  3. DHCP：IPアドレスを自動割り当て
  4. ルーター：異なるネットワークを繋ぐ
  5. スイッチ：同じネットワーク内の機器を繋ぐ
  6. Wi-Fi：無線LAN。5GHz帯推奨、WPA2/WPA3必須
  7. ping：通信確認の基本コマンド

実際のトラブル対応では、これらの知識を組み合わせて原因を特定していきます。わからないことがあれば、遠慮せず専門業者やベテランのICT支援員に相談しましょう。

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