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コンピュータネットワーク
コンピュータネットワークは、共有プロトコルを使用してデータを交換する相互接続されたコンピューティングデバイスのシステムであり、ローカルからグローバルなスケールでの分散通信とリソース共有を実現する。
概要
この分野は階層化されたプロトコルモデルを中心に構成されており、最も著名なものとしてOSI七層モデルとインターネットのTCP/IPスイートがあり、物理伝送からアプリケーションレベルのサービスまで関心事を分離している。1960年代後半のARPANETプロジェクトで先駆けられたパケット交換は、複数のフローがリンクを動的に共有できるようにすることで回線交換に対する画期的な成果をもたらした。OSPFやBGPなどのルーティングプロトコルは複雑なトポロジー内のパスを決定し、TCPなどのトランスポートプロトコルは信頼性の高い順序付き配信を提供し、UDPは低レイテンシアプリケーションを可能にする。EthernetとWi-Fi標準がローカルエリアネットワークを管理し、光ファイバーと海底ケーブルがグローバルインターネットインフラのバックボーンを形成している。ネットワークアドレッシングの概念——IPv4とその後継IPv6——により数十億台のデバイスが通信できる。輻輳制御アルゴリズムは数学的最適化と工学的制約を組み合わせて、共有リンク上のスループットと公平性のバランスを取る。
なぜ重要か
コンピュータネットワークは現代デジタル世界の基盤的インフラであり、インターネット、モバイル通信、クラウドコンピューティング、数十億台のデバイスの相互接続を可能にする。1990年代の商業インターネットの台頭は、現在も社会を形成し続ける形で世界経済、文化、科学、ガバナンスを変革した。ソフトウェア定義ネットワーキングとネットワーク機能仮想化はネットワークインフラをプログラム可能にし、大規模クラウドサービスの柔軟なエンジニアリングに不可欠である。コンピュータネットワークの研究は低レイテンシプロトコル、無線メッシュシステム、サイバーセキュリティと現代エンジニアリングに不可欠な安全通信の進歩を推進し続けている。