インターネット：ワイヤー, ケーブル ＆ Wifi

インターネットの情報送信を支える物理的基盤の仕組みを解説する教育用ビデオ。

詳しくは： Code.org/educate/csp

Presented by Tess Winlock / Software Engineer at Google

Special Thanks:
Tess Winlock,
Abby Huang
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インターネット
ワイヤー、ケーブル そして Wifi

こんにちは、私はテス・ウィンロック
Google のエンジニアです

では問題：写真やメッセージを
端末間でどうやり取りしますか？

答えは魔法！ ・・ではなく
インターネットです

インターネット：
明確かつ物理的に存在する
情報を行き来させるためのシステム

インターネットは
郵便に似ています

でも送りあっている モノ はちがいます

郵便受けや封筒のかわりに
バイナリー情報をつかいます

情報はビットで構成されています

ビットとはいうなれば
「正反対のものどうしのペア」のことで

オン ｜ オフ
はい ｜ いいえ

などのことをいい
通常は「１をオン」「０をオフ」とします

ビットの２つの状態を指して
バイナリー（２進法）コードと呼びます

８ビット で １バイト になり
１０００バイト は １キロバイト

１０００キロバイト は １メガバイト
音楽１曲の大きさはだいたい３〜４メガバイトぐらいです

写真も動画も曲も関係なく
インターネット上では等しくビットとして扱われます

ビットは「情報の原子」だと言えます

でも実際に 文字どおり「０」と「１」を
送りあっているわけではありません

ではケーブルや電波をつかって
なにを送っているかといえば

まずは身近な例をつかって
「ビットの表現」を考えてみましょう

たとえば 部屋の明かりをつければ「１」
消せば「０」だとか

他にも音やモールス符号的なもの
を利用する方法があります

でもこの方法だと 遅い、 間違いやすい
人頼み、と課題もたくさんです

そこで機械の出番です

［電信］
過去ビットの送信にーー

［点字］
数々の発明がーー

［手旗信号］
されてきました

現在 ビットの送信につかわれるのは
電気 光 ラジオ波 の３つです

［電気］

２つの電球を銅線でつなぎ
双方に操作する人がいるとします

一方が電気を オン にすると
点灯し

オフ にすると
消灯します

信号を送り合う者で
オンは １ オフは ０ −−

と示し合わせば 電気で
ビットを送り合えるようになります

しかしこの方法には課題があります

もし０を５個連続で送りたいときは？
ずっと消えていても数えられませんよね

ひとつの方法は＜時間＞をつかうことです

まず「１秒毎にビット１つ」
と互いに約束しーー

受信側は１秒毎の電球の
状態を記録するわけです

０を５個 連続で送るなら
電気を オフ にして５秒待ちます

受信側はその５秒間を記録します

電気をオンにして５秒が過ぎ
受信側はそれも記録します

もちろん １秒に１ビット ではのんびり過ぎます

そこで 帯域幅 を増す必要がでてきます

帯域幅：
ある端末の最大送信可能量のこと

帯域幅はビットレートで測ります

ビットレートはある一定の時間内に
送ることのできるビットの量のことで、

通常は 秒単位 で測ります

他に １ビットの２点間の移動時間を表す
レイテンシー（反応速度）もあります

先ほどの人をつかった例で
１秒毎にビット１つは 速くもなかったけど

ついていくには大変でもありました

そこで今度は３メガバイトの
音楽ファイルを３秒でダウンロードしてみます

3メガバイト＝24百万ビットを３秒 ですから
ビットレートは毎秒8百万ビットです

人力では1秒で8百万ものビットは
扱えませんが 機械なら余裕です

しかし今度は ビットを通すケーブルが
どれぐらい離れたところまでーー

情報を送れるかも問題となってきます

たとえば家庭や学校でみかける
イーサネットケーブルは

100メートルにも満たない距離で
すでに信号の減衰がみられます

インターネットを世界中で機能させるには
海を越えて設置できなければなりません

では何がつかえるでしょう？

ワイヤー内を電気より速く動くものといえば？

それは 光 です

光ケーブルをつかえば
ビットをビームにして送れます

光ケーブルは光を反射するように設計された
細いガラスでできたケーブルのこと

光のビームはケーブルの中を
目的地まで上下に反射しながら進みます

反射の角度を変えれば 一本のケーブルで
同時に複数のビットを 光速で送れます

光ケーブルはスピードも魅力ですが
より大切なのは遠距離でも減衰しにくいことです

おかげで信号は 数千キロもの長距離を
情報を維持したまま移動できるのです

これが光ケーブルが広く
普及している理由です

2008年にエジプト近くで
ケーブルの断線が起きたとき

中東とインドの広い地域で
ネットが不通となりました

普段は気が付きませんが ネットはとても脆い
基盤で成り立ったシステムなのです

光ケーブルは長所もいっぱいですが
扱いが難しく 高価だという難点もあります

ですから今も銅線は広く利用されています

では無線での情報のやり取りの方法は？
線なしでどうやって情報を送るのでしょうか

「ラジオ」

無線のビット送信機はラジオ信号で
ビットを送りだします

送信機は０と１でできた情報を
特定の周波数のラジオ波に変換しなければなりません

受信側はその逆のプロセスを行うことで
ラジオ波をバイナリーに変換するのです

無線技術のおかげでインターネットが
モバイルに対応しました

でもラジオ信号は長距離は飛べません

だから東京のラジオ局は
大阪で聴けないのです

無線は便利ですが 現状では
まだ有線技術が頼りです

お店で Wifi が利用できるのは
こうした無線ルーターを通じ

長距離を有線でつなげて
情報をやり取りしているからです

将来 ビットをやり取りする方法が
どう変化するかはわかりません

衛星とレーザー をつかう方法ーー

気球とラジオ波 や ドローン など

手段はさまざまでも
情報のバイナリー化 や

それを送受信する際の約束などは
変化せず残るでしょう

インターネット上に存在するすべてのものーー

ことば、メール、画像
ネコのビデオ、犬のビデオ

すべてのものが 無数の０と１となり
電気信号や光のビーム、ラジオ波

そしてたくさ〜んの「愛」を通じて
みなさんのもとに送り届けられています

［Code.org］