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COMMUNICATION NETWORKS / 3-LAYER VISUAL LEARNING

通信ネットワークを、3レイヤで体系的に学ぶ。 📘 全体像をつかむ → 📗 仕組みを掘り下げる → 📕 手を動かして観る / 全39講義

端末・LAN・ISP・サーバの関係から、TCP/IP、DNS、HTTP、TLS と PKI、QUIC/HTTP3 まで。図解と短い確認問題、そして Wireshark や GNS3+VyOS で手元から動かすハンズオンで、ネットワークを順番に理解できる教材です。

カリキュラムを見る 情報I向けに見る

🌱 はじめての方・高校生は 情報I向けの入口 から。図解中心の基礎10講義を 4 つのまとまりに整理してあります。

家庭や学校のLANがルータ、回線、ISP、サーバへ接続するネットワーク全体像のイメージ
端末、LAN、回線、ISP、サーバが連携して、インターネット上の通信が成立する。
FEATURES

本サイトの方針

ネットワークを「見える」形で学ぶ
01 / VISUALIZE
通信の流れを図で追う
パケット、IP、DNS、HTTP、暗号化など、見えにくい処理を図解で整理します。
02 / LAYERED
基礎・標準・発展の3段階
情報Iレベルの導入から、大学・実務寄りのトピックまで段階的に進めます。
03 / VERIFY
確認問題で理解を点検
各講義の最後に短い確認問題を置き、用語暗記だけで終わらないようにします。
START

目的から始める

関心に近い入口を選ぶと、その先のカリキュラムへ自然に続きます
入門 情報Iのネットワーク分野を一気に押さえる 高校「情報I」の出題範囲(LAN/WAN・IP・DNS・HTTP・メール・暗号化・認証・セキュリティ)を、図解中心の基礎10講義で確認します。 体系 TCP/IPの仕組みを階層で理解する 大学初年級・基本情報レベル向け。階層化からTCP・UDP・IP・サブネット・ルーティング・HTTP・DNSの詳細まで(11〜25回)。 暗号 暗号の中身からTLS・境界防御まで OTPと暗号史から始めて、AES・公開鍵・ハッシュ・ディジタル署名、続けてTLS/PKI・ファイアウォールまで体系的に(26〜33回)。 実践 パケットを観察し、自分で書く Wiresharkでワイヤを観る・自分でHTTPを書く・QUIC/HTTP3・DNS over HTTPSなど、手を動かしながら現代のネットワークを観ます(34〜39回)。
📘 基礎

ネットワークの全体像をつかむ

用語の意味と機器の役割を、図解中心でやさしく解説します / 全10項目

・概念とパーツ
01 ネットワークの構成要素 開始 目次 01 インターネットとは 02 LAN と WAN 03 ネットワーク機器 04 有線LAN 05 無線LAN（Wi-Fi） 06 ISP 07 伝送速度 08 まとめと用語 09 確認問題 02 パケット交換と通信の流れ 開始 目次 01 パケットとは 02 回線交換 vs パケット交換 03 通信の流れ 04 もしものトラブル 05 なぜ選ばれた 06 まとめと用語 07 確認問題 03 プロトコルとTCP/IP階層 開始 目次 01 プロトコルとは 02 なぜ階層化 03 TCP/IP 4層 04 カプセル化 05 通信の流れ 06 各層の例 07 OSI参照モデル 08 まとめと用語 09 確認問題
・アドレスと名前
04 IPアドレスとドメイン名 開始 目次 01 IPアドレスとは 02 IPv4 の表記 03 IPv6 のひとこと 04 ドメイン名 05 名前→IPの流れ 06 グローバルとプライベート 07 まとめと用語 08 確認問題 05 DNS の役割 開始 目次 01 なぜ名前が必要 02 DNS とは 03 問い合わせの流れ 04 キャッシュ 05 サーバの階層 06 日常で見える DNS 07 まとめと用語 08 確認問題
・アプリケーション
06 WWW と HTTP 開始 目次 01 WWWとは 02 ブラウザとサーバ 03 URL のしくみ 04 HTTP の役割 05 表示までの流れ 06 ページの部品 07 HTTPS 08 まとめと用語 09 確認問題 07 電子メール 開始 目次 01 メールとは 02 メールアドレス 03 メールサーバ 04 届くまでの流れ 05 SMTP / POP / IMAP 06 添付・CC・BCC 07 迷惑メール注意 08 まとめと用語 09 確認問題
・セキュリティ
08 暗号化(共通鍵・公開鍵) 開始 目次 01 なぜ暗号が要る 02 暗号化とは 03 共通鍵暗号 04 鍵配送問題 05 公開鍵暗号 06 ハイブリッド 07 HTTPSとの関係 08 まとめと用語 09 確認問題 09 認証と電子署名 開始 目次 01 認証とは 02 認証の3要素 03 多要素認証 04 ハッシュ関数 05 電子署名 06 認証局 07 HTTPSの鍵マーク 08 まとめと用語 09 確認問題 10 情報セキュリティの基本 開始 目次 01 CIA三要素 02 三要素が壊される例 03 脅威の種類 04 対策の柱 05 ファイアウォール 06 パスワードの心得 07 法律の話 08 シナリオ 09 まとめと用語 10 確認問題
📗 標準

仕組みを体系的に学ぶ

階層ごとの通信手順、アドレス、制御、セキュリティを体系化します / 11〜27

・全体像
11 階層化とカプセル化 開始 目次 01 なぜ階層化 02 TCP/IP と OSI 03 サービスインタフェース 04 カプセル化 05 ヘッダ・トレイラ 06 各層の代表例 07 トップダウンの宣言 08 歴史を意識する 09 まとめ 10 確認問題
・アプリケーション層
12 HTTP/1.1・HTTP/2 開始 目次 01 HTTPの役割 02 メッセージ構造 03 主要メソッド 04 ステータスコード 05 主要ヘッダ 06 ステートレスとCookie 07 パーシステント接続 08 HTTP/2の改善 09 HOLとHTTP/3への動機 10 まとめと用語 11 確認問題 13 DNS の階層と解決手順 開始 目次 01 階層構造 02 レコード型 03 解決手順 04 再帰 vs 反復 05 キャッシュとTTL 06 ポート53とUDP 07 ゾーン転送 08 まとめと用語 09 確認問題 14 メール詳細 開始 目次 01 送受信モデル 02 SMTP 詳細 03 SMTP 対話 04 POP3 vs IMAP 05 MIME・ヘッダ 06 SPF/DKIM/DMARC 07 まとめと用語 08 確認問題 15 FTP（ファイル転送） 開始 目次 01 FTP の役割 02 二本のTCP接続 03 主要コマンド 04 Active vs Passive 05 接続フロー 06 平文の問題 07 現代の代替 08 まとめと用語 09 確認問題 16 telnet で覗くアプリ層 開始 目次 01 なぜ telnet で覗くか 02 環境準備 03 HTTP を覗く 04 SMTP を覗く 05 POP3 を覗く 06 FTP を覗く 07 4 プロトコル比較 08 何が見えなくなるか 09 まとめ 10 確認問題
・トランスポート層
17 ポート番号とソケット 開始 目次 01 トランスポート層の役割 02 多重化とソケット 03 ポート番号 04 TCP と UDP の位置づけ 05 まとめと用語 06 確認問題 18 TCP の信頼性 開始 目次 01 TCP の特徴 02 セグメント構造 03 コネクション 04 Seq と ACK 05 再送制御 06 フロー / 輻輳 07 輻輳制御 4 状態 08 RTT / Nagle 09 まとめと用語 10 確認問題 19 UDP 開始 目次 01 UDP の特徴 02 UDP ヘッダ構造 03 送信の流れ 04 UDP の用途 05 まとめと用語 06 確認問題
・ネットワーク層
20 IP・サブネット・NAT 開始 目次 01 ネットワーク層の役割 02 IPv4 ヘッダ 03 断片化とTTL 04 クラス→CIDR 05 サブネット計算 06 プライベートIP 07 NAT / NAPT 08 ICMP 09 IPv6 一言 10 まとめ 11 確認問題 21 DHCP と IP 自動設定 開始 目次 01 なぜ自動設定 02 DORA 4ステップ 03 配られる情報 04 サーバの場所 05 発展へ 06 まとめ 07 確認問題 22 ルーティング 開始 目次 01 フォワーディングと経路選択 02 静的 vs 動的 03 距離ベクトル(RIP) 04 リンクステート(OSPF) 05 AS と IGP/EGP 06 BGP の仕組み 07 ループとハイジャック 08 まとめ 09 確認問題
・リンク層・無線
23 Ethernet・ARP・スイッチング 開始 目次 01 リンク層の役割 02 MAC アドレス 03 Ethernet フレーム 04 CSMA/CD と全二重 05 スイッチの動作 06 ARP (IP→MAC) 07 発展へ 08 まとめと用語 09 確認問題 24 Wi-Fi(802.11) 開始 目次 01 無線の特徴 02 規格世代 03 周波数帯 04 OFDM/MIMO 05 CSMA/CA 06 隠れ端末 07 フレーム種別 08 接続手順 09 認証・暗号化 10 SSID/ローミング 11 まとめと用語 12 確認問題
・セキュリティ・運用
25 TLS と PKI 開始 目次 01 TLS の役割 02 TLS 1.2 手順 03 TLS 1.3 改善 04 鍵交換と PFS 05 X.509 証明書 06 証明書チェーン 07 失効と運用 08 攻撃と対策 09 まとめと用語 10 確認問題 26 アプリ層のセキュア化 開始 目次 01 なぜセキュア化が必要か 02 Implicit TLS と STARTTLS 03 HTTPS 04 メール系のセキュア化 05 FTPS 06 SFTP / SCP は別系統 07 openssl s_client で覗く 08 現代の運用 09 まとめ 10 確認問題 27 ファイアウォール・IDS/IPS 開始 目次 01 なぜ境界防御 02 FWの4世代 03 ステートフル動作 04 DMZ構成 05 実装と書式 06 IDS/IPS 07 検知方式 08 WAF 09 SOC/SIEM 10 まとめと用語 11 確認問題
📕 発展

発展トピックを深く観る

運用・セキュリティ・実装寄りの話題を、標準編のあとに深掘りします / 28〜39

・実機で動かす
28 ネットワークプログラミング 開始 目次 01 サーバ・クライアントの実体はプロセス 02 ps / ss / lsof で見る 03 クライアントは connect するプロセス 04 サーバは listen するプロセス 05 代表的サーバ daemon(Apache/nginx/BIND/Postfix/Dovecot/vsftpd) 06 プロセス・ポート・プロトコル 07 起動・再起動・複数同時 08 まとめ 09 確認問題 29 HTTP プログラミング 開始 目次 01 なぜ自分で書くか 02 生 HTTP を打つ 03 curl(紹介) 04 Python クライアント 05 aiohttp 非同期 06 最小サーバ 07 Node.js 08 Cookie / 認証 09 デバッグ手段 10 まとめ 11 確認問題 30 Wireshark でパケットを観る 開始 目次 01 Wireshark / tshark / dumpcap の位置づけ 02 導入とキャプチャ開始 03 層をたどって読む 04 取得 vs 表示フィルタ 05 TCP を観る(3 ウェイ・再送) 06 TLS を復号する(SSLKEYLOGFILE) 07 tshark で自動化 08 トラブルシュート 09 まとめ 10 確認問題 31 GNS3 + VyOS でネットワーク構築 開始 目次 01 なぜ実 OS で組むか 02 シミュレータ比較 03 VyOS という解 04 セットアップ 05 ラボ① ルーティング(OSPF) 06 ラボ② VLAN(802.1Q) 07 ラボ③ NAT(masquerade) 08 Wireshark で観察 09 Containerlab 10 まとめ 11 確認問題
・現代のプロトコル
32 VLAN 開始 目次 01 なぜVLAN 02 ポートベースVLAN 03 802.1Qタグ 04 アクセス/トランク 05 ネイティブVLAN 06 VLAN間ルーティング 07 STP/RSTP 08 LACPと運用 09 ホッピング攻撃 10 まとめと用語 11 確認問題 33 QUIC と HTTP/3 開始 目次 01 動機と問題設定 02 gQUIC から IETF QUIC へ 03 QUIC の設計 04 ハンドシェイク比較 05 ストリームと HOL 06 コネクション ID と移動耐性 07 HTTP/3 と QPACK 08 性能と採用状況 09 課題と関連研究 10 まとめ 11 確認問題 34 WebSocket 開始 目次 01 なぜ WebSocket か 02 ハンドシェイク(HTTP Upgrade) 03 フレーム構造 04 Text と Binary 05 制御フレーム(Ping/Pong/Close) 06 wss と TLS 07 ハンズオン 08 関連技術比較 09 まとめ 10 確認問題
・暗号の中身を観る
35 暗号の歴史と OTP 開始 目次 01 古典暗号(シーザー / ヴィジュネル) 02 機械式暗号と Enigma 03 ワンタイムパッド 04 シャノンの完全秘匿性 05 OTP の3つの壁 06 DES から AES へ 07 まとめと用語 08 確認問題 36 共通鍵暗号(AES) 開始 目次 01 共通鍵の位置づけ 02 ブロック vs ストリーム 03 AES の中身(4 操作) 04 動作モード(ECB/CBC/CTR/GCM) 05 AEAD 06 OpenSSL ハンズオン 07 鍵長と量子耐性 08 まとめ 09 確認問題 37 公開鍵暗号(RSA・ECC) 開始 目次 01 公開鍵の発想 02 RSA の数学 03 DH 鍵交換 04 楕円曲線(ECDH/Ed25519) 05 ハイブリッド暗号 06 OpenSSL ハンズオン 07 量子と PQC(Kyber) 08 まとめ 09 確認問題 38 ハッシュ関数・MAC 開始 目次 01 ハッシュ関数とは 02 求められる 3 性質 03 構造:MD と Sponge 04 SHA-2 / SHA-3 05 MAC(HMAC・CMAC) 06 実用ケース(git・ブロックチェーン) 07 OpenSSL ハンズオン 08 まとめ 09 確認問題 39 ディジタル署名 開始 目次 01 ディジタル署名とは 02 ハッシュ + 公開鍵 03 主要アルゴリズム(RSA-PSS/ECDSA/Ed25519) 04 X.509 証明書 05 コードサイニング 06 OpenSSL ハンズオン 07 PQC 署名(Dilithium/SPHINCS+) 08 まとめ 09 確認問題

まずは基礎編から始める

全体像、パケット、IP、DNS、HTTP、メール、暗号、認証、セキュリティまでを順番に確認します。

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