ここでは、ネットワークに関する基礎的な項目を記述していきたいと思います
アナログとデジタルについて
情報を相手側に回線を使用して伝達するにあたり、２つの形式があります。アナログ方法とデジタル方法です。
アナログ方法は音声など連続された波形で伝送される手法です。音やラジオの電波などがこれに当たります。 それに対し、デジタルは2進数0と1の値（onとoff)で伝送されます。
最近はデジタル回線が普及してきましたが、デジタル回線は電気の（onとoff)で伝送されるため、外部からのノイズを受けにくく、伝送の品質が向上します。
また２進数の伝送のため、特殊な回路を使って暗号での通信も出来ます。情報のやり取りで伝送品質が向上し暗号化が容易になったため、普及してきました。
しかしデジタル回線にも欠点があり、電気の（onとoff）で伝送される反面、中間の表現が難しいということです。
音声の場合低い音から高い音に除々に音程を上げていった場合、アナログの場合は連続した波形であるために、滑らかに聞こえますが、デジタルの場合は音程が少しづつ上がるように聞こえます。 そのため、中間の表現をアナログ並に表現する場合はデジタルの（onとoff)の切替のスピードを上げてやる必要があります。
また、テレビで地上デジタルとなりましたが、アナログとデジタルの違いはみなさん体験していると思います。
アナログの場合は電波が悪い場合、ノイズが入っていても映っておりましたが、デジタルの場合はまるっきり映らなくなります。所謂中間というのがないのです。
インターネットや通信の回線のスピードの向上は、インターネットの処理を早くするだけでなく、こういった中間の表現をアナログ並に近づけるためでもあります。
では、どのようにしてデジタルの情報をアナログ回線(ADSL)等を使って通信しているのでしょうか。
アナログとデジタルの信号を変換しているのがモデムです。
デジタル信号をアナログに変換するのが｢変調」、デジタル信号をアナログに変換するのが「復調」といいます。
データを変調した場合、変調方式は３種類あります。
- 振幅変調（AM）方式
音がなっている時をデジタルの1とし、音がなっていない場合を0とします。この方式は雑音に弱く、今ではあまり使われていません。 - 周波数変調（FM）方式
デジタルの１の部分を高い周波数（音程を高くする）、デジタルの0の部分を低い周波数（音程を低く）して伝送しています。 - 位相変調（PM）方式
ある一定の音の波を基準とし、その音が前後逆転した場合に1にまた元にもどった場合0にする方式です。
相手側のモデムはその音を聞き取り、決められた変調方式によって復調を行ってパソコンに取り込んでいるわけです。相手との変調方式が違っていれば復調することが出来ません。
ベースバンドとブロードバンド
回線を使用する場合、直接電気信号のON・OFFを出して通信する方法とモデムを使って音に変換して通信する方法があります。
直接電気信号で通信する方式をベースバンド方式、モデムを使って音を変換する方式をブロードバンド方式といいます。
ベースバンド方式は物理的な影響を受けやすいため、長距離の通信には向いていません。しかかし、電気信号で直接のやり取りのため、変復調がいらなく、高速での通信が可能です。この方式は一般的にLANで用いられています。
ブロードバンド方式は音を利用するため、物理的な影響を受けにくく、長距離の通信に使われています。
全二重方式と半二重方式
通信をする場合、伝送路が１本の場合、片方が伝送していると相手側は伝送が出来ません。トランシーバーなどの通信がこれに当たります。
それに対して、伝送路が２本の場合、両方同時に伝送できます。電話での会話がこれに当たります。
このように交互で切り替えて伝送する場合を半二重方式、両方同時で伝送を行う場合を全二重方式といいます。
データの同期について
デジタル信号をやり取りする場合、0と1を使用していますので、１ビットのズレでもまったくデタラメな情報となります。そのため送信側と受信側のタイミングを一致させなければなりません。そのタイミングをとることを「同期」といいます。
同期の方法として１文字ごとに同期を取る方法と、１つのまとまりを設けて同期をとる方法があります。
１文字ごとに同期をとる方法は「調歩同期」と呼ばれ、非同期方式とも呼ばれています。
調歩同期は１文字＝８ビットごとに「スタートビット（ビット0）」と「ストップビット（ビット1）」よ呼ばれるビットを前後に付加し、同期をとる方法です。
データがない場合場合は常にストップビットを送信し続けます。
この方式は１文字ごとにビットを付加するので、高速通信には不向きですが、通信エラーが起きた場合、１文字ごとに修正ができますので、高品質な通信を必要をする場合に利用されます。
１つのまとまりを設けて同期をとる方法には２種類あり、「キャラクタ同期方式（連続同期方式）」と「フラグ同期方式」があります。
キャラクタ同期方式はある一定の区切りでデータを送信する方法で、データの先頭にSYN ( Synchronous idle ビット：00010110 )という符号を２回繰り返します。
受け側はそのSYNを２回検出された場合、同期がとれたものとして受信開始します。メッセージの本文開始はＳＴＸ符号、終了時はETX符号でメッセージの開始、終了を相手側に伝える仕組みです。
このキャラクタ同期方式は調歩同期に比べて、付加する制御符号が少なく、高速回線には向いていますが、その反面、エラーが起きた場合、メッセージまるごと送受信出来なくなる欠点があります。
またこの方法はテキストや文章など送受信する場合には有効ですが、画像データや音楽データなど送受信する場合、SYNと同じフラグが出現した場合相手側が誤認識し、通信できなくなるといった重大な問題があります。
もう一つのフラグ同期方式はメッセージの前後に「フラグ ビット：01111110」を付加して送受信する方法です。送受信時データがない場合でも絶えず送信側はフラグを送信し続けており、受信側もそのフラグを受信しております。
フラグのビット以外のデータが現れたときデータとして認識する方法です。
この通信方法を使用しているのがHDLC方法で、フラグとデータの認識を分けるために、ビット1が５回連続した場合、データの場合はその後ろに１のビットを付加し、データとして認識させています。
