インターネットの仕組みとは？海底ケーブルからBGPルーティングまで完全解説

1. インターネットは「雲」ではなく物理メッシュ

インターネットは10万以上の自律システム（AS）が光ファイバーとルータで相互接続された物理インフラです。

インターネットとWebの違い

• インターネット: 土台となる通信基盤（海底ケーブル、ルータ、IPパケット、TCP/UDP）。
• Web（WWW）: 1989年にTim Berners-Lee氏がCERNで考案した、HTTPで文書を閲覧するアプリケーション層の仕組み。

2. 物理インフラ: 海底ケーブルとIXP

大陸間トラフィックの95%以上が海底光ファイバーケーブルを経由します。IXP（JPIXやJPNAPなど）において、事業者は直接トラフィックを相互接続（ピアリング）します。

ISPの階層構造

• Tier 1: 全地球規模のバックボーンを保有し、相互に無償ピアリングを行う巨大事業者。
• Tier 2: Tier 1からトランジットを購入しIXPでピアリングを行う地域事業者。
• Tier 3: エンドユーザーに最終接続を提供するアクセスプロバイダー。

3. 自律システム（ASN）とBGPルーティング

Example Autonomous System Numbers:
• AS15169: Google LLC
• AS13335: Cloudflare Inc.
• AS32934: Meta Platforms, Inc.
• AS16509: Amazon.com Inc. (AWS)
• AS7018:  AT&T Services, Inc.
• AS3356:  Lumen (Level 3 - Global Tier 1 Transit)

BGP (RFC 4271) が地球規模で最適なパスを計算し自律システム間を接続します。

4. TCP/IPプロトコルスタック

Layer 4: Application Layer   ───► HTTP/3, HTTPS, DNS, SSH, TLS
Layer 3: Transport Layer     ───► TCP (Guaranteed delivery) / UDP (Low latency)
Layer 2: Internet Layer      ───► IPv4 / IPv6 (Routing and logical addressing)
Layer 1: Link Layer          ───► Ethernet IEEE 802.3, Wi-Fi 802.11 (MAC framing)

5. 電話帳としてのDNS解決フロー

DNS Resolution Flow:
User queries "ipvsubnetcalculator.com"
  ├── 1. Query sent to Recursive Resolver (e.g. 1.1.1.1 or 8.8.8.8)
  ├── 2. Resolver checks the Root Server (.) for the ".com" TLD
  ├── 3. Root directs resolver to the .com TLD Nameservers
  ├── 4. TLD server points to Authoritative Nameservers for "ipvsubnetcalculator.com"
  └── 5. Authoritative Server returns the IPv4 "A" record and IPv6 "AAAA" record

6. まとめ: 分散自律の結晶

中央管理者が存在しないため単一障害点がなく、障害時にはBGPが即座に迂回路を選択します。