ホーム ネットワークの使用は、パスワードを入力してNetflix(Netflix)アプリを開いて映画を見るのと同じくらい簡単ですが、ネットワークとそれがシームレスに機能するために必要なすべてのものは、おそらく所有している最も複雑でユニークなデバイスです。
ホーム(Home)ネットワークは、インターネットと呼ばれるグローバル ネットワークを介して、デジタル デバイスが相互に通信したり、世界中の他のデバイスと通信したりできるようにするために存在します。ホーム ネットワークがどのように機能するかを正確に理解する必要はありませんが、ボンネットの下で時間を過ごすことで、技術に対する理解が深まり、問題のトラブルシューティングが容易になります。
あなたのホームネットワーク(Network)はミニインターネットです(Mini Internet)
インターネットは「インターネットワーク」の略で、接続されたLAN(LANs) (ローカル エリア ネットワーク(Local Area Networks)) のグローバル ネットワークであり、ウェブ サーバー、ストリーミング サービス、クラウド サービス、ゲーム サーバーなどが含まれます。
あなたのホーム ネットワークも同じですが、より小さく、あなたの家に限定されています。ホーム ネットワークがどのようにミニ インターネットに似ているかについて詳しく知りたい場合は、「インターネットの所有者は誰ですか?」を参照してください。Web Architecture Explained(Who Owns the Internet? Web Architecture Explained)(Who Owns the Internet? Web Architecture Explained)は、インターネットである複雑なマシンの簡単な説明です。
あなたのホームネットワーク(Home Network Speaks)は特別な言語を話します
全体として物理的にインターネットに似ていることは別として、ホーム ネットワークとインターネットが同じであるもう 1 つの重要な点は、それらが話す「言語」です。現在、ユニバーサル ネットワーク プロトコルはTCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) であり、データを本来あるべき場所に送るための鍵となっています。
TCP/IPネットワークでは、ネットワーク経由で送信されるすべてのデータが「パケット」に分割されます。」絵を数千ピースのジグソーパズルに変えることを想像してみてください。(” Imagine)次に、各ピースを取り、個別に封筒に入れます。封筒には差出人と受取人の住所を書きます。また、元のイメージを再構築するために各ピースがどこに行くかを説明する情報を各エンベロープに含めます。
現在、何千もの封筒を受信者に郵送し、受信者はそれを再構築しています。封筒が乱れて到着しても問題ありませんが、紛失した場合は、紛失した封筒の新しいコピーを求める手紙が戻ってきます.
基本的なホーム ネットワーク トポグラフィ
以下では、各ネットワーク コンポーネントの役割について詳しく説明しますが、理解を深めるために、現在の典型的なホーム ネットワークがどのようなものかをスケッチしてみましょう。
ネットワークにはいくつかの重要なコンポーネントがあります。
- モデムはあなたをWAN (インターネット(Internet))に接続します
- ルーターは、 LAN(LAN)上のデバイス間、およびそれらのデバイスとWAN間のトラフィックを管理します。
- ネットワーク ハードウェア接続。通常はイーサネット ケーブルまたは Wi-Fi 無線送信機と受信機です。
- コンピューター、Androidおよび iOS スマートフォンなどのクライアント デバイス。
- サーバー(Server)デバイス。コンピューターやスマートフォンなどの機器にもなります。
- オプション(Optional)のネットワーク エクステンダー。ネットワークの物理的なフットプリントを家中に広げるのに役立ちます。例として(Examples)は、ワイヤレス アクセス ポイント、電力線(Powerline)エクステンダ、Wi-Fi リピータなどがあります。
ホーム ネットワークを構築するにはさまざまな方法がありますが、これらのコンポーネントのほとんどはすべてのホーム ネットワークに存在します。これらの一部は、他のコンポーネントで代用できます。たとえば、単にコンピュータのグループをネットワーク化するだけの場合は、イーサネット(Ethernet)スイッチまたはネットワーク ハブを使用できます。ただし、この基本的なスケッチは、そこにあるものの 99% をカバーしています。
ホーム ネットワークの大まかな概要を描いたので、すべての主要なコンポーネントについてもう少し詳しく説明します。
モデム(Modem Lets)を使用すると、インターネットに接続できます(Internet)
現代のブロードバンド インターネットが登場する前は、インターネット アクセスはモデム (変調器/復調器) を介して機能し、バイナリ コードを表す銅線の音声回線を介して高音または低音の音声信号を送受信していました。
これらの「ダイヤルアップ」モデムは、現在ほとんど使用されておらず、多くの帯域幅を提供していません。最近では、モデムという言葉は、実際には両方の信号がデジタルであっても、ある種類のネットワーク信号を別の種類に変換するほぼすべてのデバイスを指すために使用されています。
デジタルからデジタルへの変換の 1 つの例は、イーサネット(Ethernet)ケーブルを介して光信号を受信し、電気パルスを出力する一般的なファイバー モデムです。DSLモデムは、電話回線と同じ銅線を使用しますが、音声通話とは異なる周波数帯域を使用するため、インターネットに接続しながら同時に電話をかけることができます。セルラー モデムは、電波を介して携帯電話の基地局に接続します。衛星モデムは、軌道との間で情報を送受信します。
モデムが別のデバイスであるネットワークもあれば、ワイヤレス ルーターと組み合わされているネットワークもあります。これは、たまたまこのホーム ネットワーク ツアーの次の目的地です。
ネットワーク(Your Network)の中心(Heart)に位置するルーター(Router Sits)
ルーターはあらゆるホーム ネットワークの心臓部であり、さまざまな重要な役割を果たします。
- デバイス間、イーサネット(Ethernet)とLAN間、および内部ネットワークと外部ネットワーク間のネットワーク トラフィックのルーティング。
- DNS (ドメイン ネーム サービス(Domain Name Service)) サーバーの検出とルーティング。
- 内部的には、CPU、RAM、および OS を備えたコンピューターに似ています。一部のルーターはアプリを実行できます。
- (Assigns)DHCP ( Dynamic Host Configuration Protocol )を使用してLAN上の IP アドレスを割り当て、管理します。
ルーターには、これらのコア機能以外にも多くの機能がありますが、それはルーターが行うことの主要なリストです。異なるタイプのネットワーク (光ファイバーWAN、イーサネット(Ethernet)、Wi-Fiなど) 間のルーティングにより、ルーターはルーターになり、ネットワーク スイッチやハブと(network switches and hubs)は一線を画します。
ルーターは、IP アドレスを内部ネットワーク デバイスに割り当て、競合がないことを確認します。インターネット上のサーバーはルーター自体とその「パブリック」IPアドレスしか見ることができないため、 NAT（ネットワークアドレステーブル(Network Address Table)）と呼ばれるテーブルで、どのデバイスがインターネット上のデバイスのどのリクエストを行うかを追跡します.
一部のハイエンド ルーターは、ネットワーク ストレージまたはストリーミング サーバーとして機能するカスタム アプリケーションを実行できます。ルーターにこの機能が搭載されていない場合でも、カスタムのサードパーティ ファームウェアをインストールしてこれらの機能を追加するオプションがある場合があります。
ローカル サーバー
サーバー(server )は、コンテンツやネットワークベースのアプリケーションなどのサービスを提供するネットワーク上のデバイスです。Web サイトにアクセスしたり、インターネットからファイルをダウンロードしたりすると、そのコンテンツは世界のどこかにあるサーバー コンピューターでホストされます。Google Docsのようなクラウド アプリを使用すると、そのソフトウェアとデータはサーバー上に存在します。
ローカル ネットワークには少なくとも 1 つのサーバーがあり、それがルーターです。すべてのルーターには、設定を変更するためのインターフェイスとして機能する基本的な Web サーバーがあります。ルーターに接続してブラウザーに IP アドレスを入力すると、ルーター自体がホストする Web サイトに移動します。
Wi-Fi プリンター(Wi-Fi printer)がある場合、それは印刷要求を処理するプリント サーバーでもあります。多くの人が、ネットワーク上でNAS (ネットワーク接続ストレージ(Network-attached storage)デバイス) またはメディア サーバー ( Plexなど) を実行しています。サーバーとは思えないものもいくつかあります。IP カメラもサーバーです。動画配信サーバーです！
ネットワーク化された周辺機器
従来、スキャナーやプリンターなどの周辺機器は、特定のコンピューターに直接接続されていました。ただし、現代の家庭では、これらの種類のデバイスにアクセスする必要があるさまざまなコンピューターが多数あることがはるかに一般的です。何かを印刷する必要があるときに全員が同じコンピューターを使用するのではなく、ローカル ネットワークでプリンターを共有できます。
パソコンのOSのプリンター共有機能を利用すると、パソコンに接続されている通常のプリンターを共有プリンターとして利用することができます。それでも、最近では、Wi-Fiまたはイーサネットを備えたプリンター、スキャナー、または多機能デバイス ( (Ethernet)MFD ) を購入するだけで、ネットワーク上でスタンドアロンの共有リソースとして機能させることが簡単にできます。
自宅のネットワーク クライアント
ホーム ネットワーク上のローカル サーバーとは別に、他のデバイスは一般にクライアントと呼ばれ、リモートおよびローカル サーバーから情報を取得します。ローカル ネットワーク クライアントの例は次のとおりです。
- コンピューター、コンソール、およびモバイル デバイス。
- (Internet)スマート冷蔵庫やロボット掃除機などのモノの(IoT)インターネット( IoT(Things) )デバイス。
サーバーデバイスからデータを受信するものはすべてクライアントですが、どのデバイスも同時に両方になることができます。
コンピュータ、コンソール(Consoles)、およびモバイル(Mobile)デバイス
有線および無線接続
何年にもわたって、ネットワークにはいくつかの異なる接続規格がありましたが、今日のほとんどすべてのホーム ネットワークには、イーサネットとWi-Fiの 2 種類の接続しかありません。
配線を交差させないでください:(Get Your)イーサネット
イーサネットは、家庭内ネットワークで(Ethernet)TCP/IPデータを伝送する有線接続規格です。コネクタ ( RJ45 ) は、拡大された電話回線接続 ( (RJ45)RJ11 )に少し似ており、使用しているイーサネット(Ethernet)ネットワーク ケーブルのカテゴリによって異なる複数の銅線を運びます。
イーサネット ケーブルは、さまざまな最大速度を提供するさまざまなカテゴリに分類されます。たとえば、カテゴリ 6(Category 6)ネットワーク ケーブルの定格は 10Gbps ですが、カテゴリ 5e(Category 5e)ケーブルの定格はギガビットです。LAN ポート(Ports)の定格速度にケーブルの種類を合わせることが重要です。1Gbps ケーブルを 100 Mbpsポートに接続しても問題はありませんが、逆にすると、ケーブルが処理できる最大速度に速度が制限されます!
適切なイーサネット(Ethernet)ケーブル、アダプター、およびルーターを選択したと仮定すると、家中にイーサネット接続を設置する手間がかからない限り、高速、低遅延、非常に信頼性の高いネットワーク速度を楽しむことができます。
ワイヤー？私たちが行く(Going)ところ、私たちはワイヤーを必要としません: Wi-Fi
純粋なネットワーク パフォーマンスに関しては、イーサネット(Ethernet)が間違いなくゴールド スタンダードですが、それほど便利ではありません。モバイル デバイスに関しては、まったく実用的ではありません。そのため、ネットワーク機能が必要になるたびに、壁に穴を開けたりプラグを差し込んだりすることなく、ワイヤレス デバイスがネットワークに接続できるようにするWi-Fi (ワイヤレス フィデリティ) が用意されています。(Wireless Fidelity)
Wi-Fiは、電波を使用して情報のデジタル パルスを送信します。Wi-Fiで使用される周波数帯域は、2.4Ghz と 5Ghz の 2 つです。低い周波数帯域は高速でデータを送信できませんが、優れた範囲と壁貫通力を備えています。高周波 5Ghz Wi-Fiは超高速ですが、壁などの物体によって簡単にブロックされます。(blocked by objects)
最新のWi-Fiルーターのほとんどは「デュアルバンド」です。つまり、両方の周波数帯域で接続を提供します。Wi-Fiは世代が分かれています。以前は、これらの世代には、その世代のWi-Fi(Wi-Fi)の通信規格の名前を反映した番号が付けられていました。たとえば、802.11g、802.11n、802.11ac などです。これらの名前は、もう少し使いやすいように単純な数字に変更されています。したがって、802.11ac は単にWi-Fi 6 であり、最新の 802.11ax はWi-Fi 6です。
特にデバイスが 2.4Ghz Wi-Fi のみをサポートし、問題のルーターが 5Ghz のみを提供する場合、古い Wi-Fi デバイスは新しいルーターに接続できない場合があります。
ネットワークの範囲を拡張する
ホーム ネットワークに接続する方法として、現在および将来を見据えた非常に多くのデバイスがあるため、ネットワークが家の隅々まで拡張されていることを確認する必要があります。これは、ワイヤレス信号をブロックする可能性のあるすべてのものや、家庭全体にイーサネット(Ethernet)を敷設するための費用と労力に対して、言うよりも簡単です.
幸いなことに、ネットワークのフットプリントを増やして、家の中で接続できない場所をなくすのに役立つ多くの製品が市場に出回っています。
Wi-Fiリピーターは、Wi-Fi信号が低下し始める前に、既存のWi-Fiネットワークのエッジに配置されるデバイスです。コアWi-Fi(Wi-Fi)ネットワークとの間で送受信されるパケットをリッスンし、単純にそれらを繰り返します。これは時間のかかるソリューションですが、ネットワークを変更せずにWiFiを特定のスポットに拡張する簡単な方法です。
電力線エクステンダー
このシステムは、家の既存の電気配線を介してネットワーク信号を送信します。ルーターの近くや、ネットワークを拡張したい部屋にPowerLineアダプターを差し込むだけで簡単に接続できます。
ワイヤレス メッシュ ルーターは、通常のルーターのフットプリントを拡張するのではなく、既存のルーターを完全に置き換えます。それらを 1 つの大きな分散ルーターと考えてください。(Think)プライマリ メッシュ ユニットがモデムに接続され、各サテライト ユニットが専用のワイヤレスまたは有線接続を備えています。
ネットワーク化された 1 つの大きな家族
ホーム ネットワークのテクノロジは信じられないほど複雑かもしれませんが、このテクノロジは時間の経過とともによりスマートになり、はるかに使いやすくなっています。ホーム ネットワーキングの未来がどうなるかは誰にもわかりません。それでも、ミリ波 5G セルラー ネットワークなどの技術の発展により、ローカル ネットワークとワイド ネットワークの境界が曖昧になるため、見た目が大きく変わる可能性があります。
A Quick Guide to How Your Home Network Works
Using your home network is as easу as typing in a password and opening yоur Netflix app to watch а movie, but your network and everything that’s needed for it to work so seamlessly аre probably the most complex and unique devices you own.
Home networks exist to let digital devices talk to each other and to other devices out in the world over a global network called the internet. While you don’t need to understand precisely how your home network functions to enjoy it, spending some time under the hood will both give you an appreciation for the tech and make troubleshooting problems that come along easier.
Your Home Network Is a Mini Internet
The internet is short for ‘internetwork’, a global network of connected LANs (Local Area Networks) that includes web servers, streaming and cloud services, gaming servers, and much more.
Your home network is the same thing, but just smaller and confined to your home.If you want to know more about how your home network is like a mini internet, check out Who Owns the Internet? Web Architecture Explained for a straightforward explanation of the complex machine that is the internet.
Your Home Network Speaks a Special Language
Apart from physically resembling the internet as a whole, another critical way your home network and the internet are the same is the “language” they speak. Today the universal network protocol is TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), and it’s key to making data go where it’s supposed to.
In a TCP/IP network, all data sent over the network is broken up into “packets.” Imagine turning a picture into a jigsaw puzzle with thousands of pieces. Then take each piece and put it in an envelope individually. On the envelope, write the address of the sender and the receiver. Also include information in each envelope describing where each piece goes to reconstruct the original image.
Now, mail thousands of envelopes to the recipient, and they rebuild it on their end. It doesn’t matter if the envelopes arrive out of order, but if any go missing, you’ll get letters back asking for new copies of the missing pieces.
Basic Home Network Topography
We’ll explain the job of each network component in detail below, but to help you get oriented, let’s sketch out what a typical home network looks like today.
Your network has several key components:
- The modem connects you to the WAN (Internet)
- The router manages traffic between devices on the LAN and between those devices and the WAN.
- The network hardware connections, usually ethernet cables or Wi-Fi radio transmitters and receivers.
- Client devices, like computers or Android and iOS smartphones.
- Server devices, which can also be equipment like computers and smartphones.
- Optional network extenders, which help spread your network’s physical footprint through your home. Examples include wireless access points, Powerline extenders, and Wi-Fi repeaters.
There are many different ways to build a home network, but most of these components are present in every home network. Other components can stand-in for some of these. For example, if you simply wanted to network a group of computers together, you could use an Ethernet switch or network hub. However, this basic sketch covers 99% of what’s out there.
Now that we’ve drawn the rough outlines of a home network, we’ll dive a little deeper into every major component.
The Modem Lets You Talk to the Internet
Before modern broadband internet, internet access worked through a modem (modulator/demodulator) which sent and received high- or low- pitched audio signals over copper voice lines, representing binary code.
These “dial-up” modems are all but obsolete now and do not provide much bandwidth, although they are still used in a few rare cases where nothing else is possible. These days the word modem is used to refer to just about any device that converts one kind of network signal to another, even if both signals are, in fact, digital.
One example of digital-to-digital conversion is the common fiber modem, which takes optical signals and puts out electrical pulses over Ethernet cables. DSL modems use the same copper wire as phone lines but use a different frequency band from voice calls, so you can connect to the internet and make calls simultaneously. Cellular modems connect to cell phone towers via radio waves—satellite modems beam information to and from orbit, and so on.
In some networks, the modem is a separate device, and in others, it’s combined with your wireless router, which happens to be our next stop on this home network tour.
The Router Sits at the Heart of Your Network
The router is at the heart of any home network and performs a wide range of essential jobs:
- Routing network traffic between devices, between Ethernet and LAN, and between internal and external networks.
- DNS (Domain Name Service) server detection and routing.
- Is internally similar to a computer with CPU, RAM, and OS. Some routers can run apps.
- Assigns and manages IP addresses on the LAN using DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).
There’s more to routers than these core functions, but that’s the key list of things a router does. Routing between different types of networks (fiber WAN, Ethernet, Wi-Fi, etc.) is what makes a router a router, setting it apart from network switches and hubs.
The router assigns IP addresses to internal network devices, making sure that there are no conflicts. It keeps track of which device makes which request of devices on the internet in a table known as a NAT (Network Address Table), since servers on the internet can only see the router itself and its “public” IP address.
Some high-end routers can run custom applications to act as network storage or streaming servers. Even if your router doesn’t ship with this ability, you may have the option of installing custom third-party firmware to add those features.
Your Local Servers
A server is a device on a network that offers a service such as content or network-based applications. When you visit a website or download a file from the internet, that content is hosted on a server computer somewhere out in the world. When you use cloud apps like Google Docs, that software and data live on a server.
Your local network has at least one server, and that’s your router. Every router has a basic web server that acts as an interface to change settings. When you’re connected to the router and type in its IP address in a browser, you’re taken to a website that’s hosted by the router itself.
If you have a Wi-Fi printer, that’s also a print server that handles print requests. Many people have NAS (Network-attached storage devices) or media servers (such as Plex) running on their network. Some things you might not think of as servers also qualify. Your IP camera is also a server. It’s a video streaming server!
Networked Peripherals
Traditionally peripherals like scanners and printers are connected directly to a specific computer. However, it’s far more common in a modern household to have many different computers that need access to these types of devices. You can share a printer on the local network rather than having everyone use the same computer whenever they need to print something.
Using the print sharing feature in the computer’s operating system makes it possible to use a normal printer connected to a computer as a shared printer. Still, these days it’s easy to simply buy a printer, scanner, or multifunction device (MFD) with Wi-Fi or Ethernet and have it act as a standalone shared resource on the network.
Network Clients in Your Home
Apart from local servers on your home network, the other devices are generally known as clients, which pull information from remote and local servers. Examples of local network clients include:
- Computers, consoles, and mobile devices.
- Internet of Things (IoT) devices such as smart fridges and robot vacuum cleaners.
Anything that receives data from a server device is a client, although any device can be both at the same time.
Computers, Consoles, and Mobile Devices
Wired and Wireless Connections
There have been a few different connection standards for networks over the years, but in almost every home network today, you’ll find just two types of connection: Ethernet and Wi-Fi.
Don’t Get Your Wires Crossed: Ethernet
Ethernet is a wired connection standard that carries TCP/IP data in-home networks. The connector (RJ45) looks a little like an upsized telephone line connection (RJ11) and carries several copper wires that vary depending on the category of Ethernet network cable you’re using.
Ethernet cables are classed into different categories that offer different maximum speeds. For example, Category 6 network cables are rated 10Gbps, while Category 5e cables are rated for gigabit speeds. It’s important to match your cable types to the speed your LAN Ports are rated for. Plugging a 1Gbps cable into a 100 Mbps port won’t hurt, but doing the opposite will limit your speed to the maximum the cable can handle!
Assuming you’ve chosen the right Ethernet cables, adapters, and router, you’ll enjoy high-speed, low-latency, ultra-reliable network speeds as long as you’re okay with the hassle of installing ethernet connections throughout your house.
Wires? Where We’re Going, We Don’t Need Wires: Wi-Fi
While Ethernet is undoubtedly the gold standard when it comes to pure network performance, it’s not all that convenient. When it comes to mobile devices, it’s downright unpractical! That’s why we have Wi-Fi (Wireless Fidelity) to allow wireless devices a way to connect to the network without drilling holes in walls or plugging them in every time we need network features.
Wi-Fi uses radio waves to send digital pulses of information. There are two frequency bands used in Wi-Fi: 2.4Ghz and 5Ghz. The lower frequency band can’t send data at high speeds, but it’s got great range and wall-penetrating power. High-frequency 5Ghz Wi-Fi is ultra-fast but is easily blocked by objects like walls.
Most modern Wi-Fi routers are “dual-band,” which means they offer connections on both frequency bands. Wi-Fi is divided into generations. In the past, those generations would have numbered names reflecting the name of the communication standard for that generation of Wi-Fi. For example, 802.11g, 802.11n, and 802.11ac. These names have been changed to simple numbers to make things a little more user-friendly. So now 802.11ac is simply Wi-Fi 6, and the latest 802.11ax is Wi-Fi 6.
Older Wi-Fi devices may not connect to newer routers, especially if the device only supports 2.4Ghz Wi-Fi and the router in question only offers 5Ghz.
Extending Your Network’s Reach
With so many devices, both present and future-looking, for a way to connect to your home network, you probably want to make sure that network stretches to every corner of your home. That’s easier said than done with everything that can block a wireless signal or the expense and effort of laying Ethernet throughout a home.
The good news is that there are many products on the market to help you increase your network footprint so that there aren’t any spots in your home that can’t get connected.
A Wi-Fi repeater is a device that’s put onto the edge of an existing Wi-Fi network before the Wi-Fi signal starts to drop off. It listens to the packets coming to and from the core Wi-Fi network and then simply repeats them. This is a slow solution, but a simple way to extend WiFi to specific spots without modifying your network.
PowerLine Extenders
This system sends network signals through the existing electrical wiring in your home. It’s as easy as plugging in a PowerLine adapter near your router and in the room where you want to extend your network.
Rather than extend your regular router’s footprint, wireless mesh routers completely replace your existing router. Think of them as one big distributed router. A primary mesh unit is connected to your modem, and then each satellite unit has a dedicated wireless or wired connection to it.
One Big Networked Family
The technology in your home network might be incredibly complex, but this technology has become smarter and much easier to use over time. No one knows what the future of home networking will be. Still, it might look very different thanks to the development of technologies like millimeter-wave 5G cellular networks, which blur the line between local and wide networks.
