地図のここ

前回、YouTubeが見えるまでの旅を地図にした。7つの停車駅。

今日は、色がついた部分——PCからルーターまでの区間にズームする。

前回、この区間について「NICがデータを電気信号や電波に変えて送り出す」「WiFiなら電波、LANケーブルなら電気信号」と書いた。でもそれ、具体的にはどういうことなのか。

データは物理的にどうやって動いてるの？

0と1だけでは動けない

PCの中のデータは、全部 0と1 でできている。テキストも、画像も、動画も。YouTubeの再生ボタンを押したときに飛ぶリクエストも、中身は0と1の羅列だ。

でも、0と1のままでは相手に届けられない。

0と1は「情報」であって「物」ではない。ケーブルの上を走れないし、空中を飛べない。相手に届けるには、物理的な何かに変換しなければならない。

その「物理的な何か」が、信号 だ。

信号には3つの姿がある。電気、電波、光。それぞれに「道」がある。

電気で走る——銅線の道

1つ目は 電気信号。LANケーブルの中を走る。

LANケーブルの正体は銅線だ。正確には、細い銅線を2本ずつ撚り合わせたペアが4組、8本入っている。「ツイストペア」と呼ばれるこの構造には理由がある。撚り合わせることで、外部からのノイズ（電磁波の干渉）を打ち消し合い、信号を安定させている。

データの0と1は、銅線の中で 電圧の変化 に変わる。電圧が高い・低い、あるいは電圧の変化のタイミングで0と1を表現する。

オフィスや家でよく見るLANケーブルには Cat5e や Cat6 という規格がある。数字が大きいほど速い。Cat5eは1Gbps、Cat6は1Gbps（Cat6Aで10Gbps）。ただし、どちらも 最大100m という距離の制限がある。100mを超えると、電気信号が弱くなって正しく届かなくなる。

銅線の道は、安定していて安くて扱いやすい。でも、距離に限界がある。

電波で飛ぶ——見えない道

2つ目は 電波。WiFiで飛ぶ。

WiFiは、データの0と1を 電波の波形の変化 に載せて空中に飛ばす。ケーブルが要らない。自由に動ける。

WiFiには主に2つの周波数帯がある。

2.4GHz帯。障害物を回り込みやすい（壁を通り抜けやすい）。ただし、電子レンジやBluetoothなど同じ周波数帯を使う機器と干渉しやすい。混雑する道路のようなものだ。

5GHz帯。2.4GHzより速い。干渉も少ない。ただし壁や障害物に弱い。オフィスの別の部屋に行くと急に遅くなるのは、これが理由のことが多い。

電波の道は便利だが、目に見えないぶん不安定。壁、距離、他の機器——邪魔するものが多い。

光で走る——最速の道

3つ目は 光。光ファイバーの中を走る。

光ファイバーの正体は、髪の毛ほどの太さのガラスの管だ。このガラスの中をレーザー光が 全反射 しながら進む。ガラスの壁に光が当たると外に抜けず跳ね返る、その反射を繰り返して先へ先へと進む。

光は電気信号より圧倒的に速く、長距離でも信号が劣化しにくい。だから海底ケーブルにも光ファイバーが使われている。前回の地図で見た「世界に600本以上、総延長が地球37周分」のケーブルの中身は、この細いガラスの管の束だ。

光ファイバーは数十キロ〜数百キロ離れた拠点間の接続に使われる。プロバイダのバックボーン回線、データセンター同士の接続、そして家庭向けの光回線（FTTH）も光ファイバーだ。

光の道は最速で長距離。ただし、ケーブルの敷設コストが銅線より高く、折ると使えなくなる（ガラスだから）。

道がなければ何も始まらない

3つの道を並べてみる。

全部「データの0と1を、物理的な信号に変えて運ぶ」仕組みだ。

道路にたとえるなら、銅線は 一般道。身近で扱いやすいが、遠くまでは行けない。WiFiは 空中の道。自由だけど天候（障害物）に左右される。光ファイバーは 高速道路。速くて遠くまで行けるが、建設費がかかる。

どの道を使うかは場面で変わる。でも共通しているのは、道がなければデータは1ビットも動けない ということだ。

前回の地図で見た7つの停車駅。それぞれの間を結んでいるのは、この3種類の道のどれかだ。

次の世界へ

データが信号に変わって道を走る——物理層（L1）の世界が見えた。

でも、道を走っただけでは「届いた」とは言えない。

同じネットワークに繋がっているPCが何台もあるとき、データは誰宛なのか。どうやって正しい相手に届けるのか。

次は、届け先の世界 を見てみよう。