MkItYs: インターネットのカタチ（どこかが切れてもどこかで繋がる）

インターネットは大きな災害にも耐えられるよう、そのカタチに＜網の目状＞を採用しています。

インターネットについての俗説に「核戦争に耐えられるように作られた」、というものがありますーーこれ自体はほぼ誤りですが、インターネットの頑健さをあらわすのにインパクトのある表現ではありますよね。［※１］［※２］

※１: この俗説が生まれたのは、パケット通信の発案〜採用にからむいくつかの偶然によるもののようです。この経緯からすれば、＜インターネットは核戦争に耐えられるとされたカタチに、たまたまなっている＞とはいえるかもしれませんが……

※２: とはいえじっさいに現在のインターネットが＜核戦争に耐えられる＞かというと……たしかに（核爆発にかぎらず）局所的な破壊には耐えられるかもしれませんが、核で高高度核爆発を起こされると電子機器の使用自体が危うくなります。そもそも核戦争が起きているなら相互確証破壊の前提がなくなっているということなので、人類の生存にとってきわめて危険な状況ですし。

インターネットが比較的大きな災害に耐えられる要因のひとつに、その＜カタチ＞があります。なのでまず、このカタチの面から、どうすれば＜いつでもつながる＞ネットワークになるのかを考えてみます。

複数の点を線でつなぐカタチを考えると、次のようないくつかのパターンに分けられます：

このうち次のカタチは：

点どうしが１本の線でしかつながっていません。なのである線が切れると、それ以降の点とは通信できなくなってしまいます（とくにスター型は、中央の点がダメになると全体が通信できなくなるので、頑健性という面では致命的ですーーもちろんほかの面では利点もありますが）。［※１］

いっぽう点どうしが複数の線でつながっていれば、１本の線が切れても、べつの経路をたどることができます。この場合、もっとも頑健なのは次のカタチですが：

さすがにこれは実現性の面で厳しいものがあります（線の数は、点の数の２乗に比例して増えていく）。そこで折衷案になるのが、次のカタチです：

点どうしが、最低２本の線でゆるくつながります。このメッシュ型が、現在のインターネットの基本的なカタチですーー回線のどれかが切れても、べつの回線を経由できる可能性があるので、その場合は通信が途切れることを回避できます。［※２］

なおここでは「点」・「線」・「カタチ」という言葉を使ってつながり方を表していましたが、正しくは、「点」＝「ノード」・「線」＝［エッジ］・「カタチ」＝「トポロジ」と言います。［※３］［※４］

※３: なぜ「トポロジ」という言葉を使うのかというと、それが点（ノード）と線（エッジ）の＜つながりかた＞だけを考える概念だからですーーふつうに「形（かたち）」と言えば、点の位置が違ったり／線の長さが違ったりすれば違うモノになります（距離空間）。いっぽうトポロジは、そのようなパターンを無視します（位相空間）。

※４: 同じ意味で「ネットワークのグラフ」と言ったりもします……これはノードをエッジで結んだものを「グラフ」と呼ぶからですが、ただ一般にはグラフ＝図表という意味で使われるので、この言葉もかなり伝わりにくいですよね……グラフ理論はオイラーが端緒ですが（「ケーニヒスベルクの橋」の問題で有名）、このグラフ理論から発展した数学の一分野が、位相幾何学（トポロジ）です。

※１: これらのトポロジは、ローカルネットワーク（ＬＡＮ）でみられるカタチです。スター型はスイッチングハブを中心とする（現代の）イーサネット、バス型は同軸ケーブルを引き回す（初期の）イーサネット、リング型にはトークンリングがあります。

※２: 現実には、すべてのノードがメッシュ状につながるわけではありません。末端にいくほどスター状になっていきますーーたとえばノード＝パソコンと考えると（パソコンもインターネットを構成するノードのひとつです）、たいていはスイッチングハブを介してスター状につながっているはずです。携帯端末は無線ですが、ある一瞬をみると基地局を介してスター状につながっています。またルータ（ネットワーク間を中継するノード）を基準にみても、ネットワークを提供するプロバイダどうしの接続は、ＩＸ（プロガイダのプロバイダ）を中心にほぼスター状になっています（もちろんプロバイダ側もバックアップ回線を用意するので、まったくのスター状ではありませんが……いずれにせよ、プロバイダどうしも＜相互に対等に＞接続しているわけではありません）。インターネットが＜メッシュ型だから頑健＞というときは、たいていＩＸどうしか、よりグローバルな視点からみた構成を指しています（海底ケーブルの国際ネットワークなど）。

ただ、上記のようにネットワークの物理的なカタチが決まっても、現実にはまだ多くの問題がありますーーどこかが切れた場合、どのようにして通信を＜迂回＞させるのか、ネットワーク上で稼働させる基本のサービス群が＜ダウンしない＞ようにするにはどうするか、など。

ここでは以降、それらがどう解決されてきたかを解説していきます。