ネットワークの輻輳（ふくそう）とは、ネットワーク上で一時的にデータが詰まる現象を指します。
この現象は、ネットワークの処理能力を超えたデータ量の通信が行われた際に発生し、遅延やパケットの欠損（パケットロス）など、さまざまな問題を引き起こします。
特に、オンライン会議などのリアルタイムでのデータ通信を必要とするアプリケーションにおいては、その影響はより深刻です。
このような問題に直面することなく、安定したネットワーク環境を維持するためには、輻輳の原因を理解し、適切な対策を講じることが必要です。
そこで本記事では、ネットワークの輻輳の基礎から、影響や要因、状況の確認方法、対策と予防策などの情報を一挙に解説します。
ネットワークの輻輳にお悩みの方は、ぜひご一読ください。
目次
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ネットワークの輻輳とは
ネットワークの輻輳とは、データがネットワーク上で送受信される際に、データの流れが一時的に詰まることを指します。
データの量がネットワークの処理能力を超えると、遅延やパケットロスが発生する可能性があります。
ネットワークの輻輳が発生すると、通信の品質が大きく低下します。インターネットの速度が遅くなったり、Webページの読み込みが遅くなったりする主な原因の一つです。
オンライン会議やオンラインゲーム、動画ストリーミングなど、リアルタイムでのデータ通信を必要とするアプリケーションにおいては、特に深刻な影響を及ぼす可能性があります。
この問題に対処するためには、まずネットワークの輻輳の原因を理解することが重要です。
主な原因には、帯域の不足、ネットワーク機器の性能限界、不適切なネットワーク設計、または予期せぬトラフィックの急増などがあります。
これらの問題を特定し、適切な対策を講じることで輻輳を緩和し、ネットワークのパフォーマンスを改善することができます。
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ネットワークの輻輳が引き起こす４つの問題
ネットワークの輻輳は、ネットワーク環境やデジタル体験において多くの問題を引き起こす可能性があります。具体的には、以下の４つの主要な問題が挙げられます。
１．通信速度が低下する
ネットワークの輻輳による最も一般的な影響は、通信速度の低下です。
インターネットを提供する通信キャリアのネットワークに通信の詰まりが発生することで、インターネットの閲覧、ファイルのダウンロード、動画のストリーミングなどが遅くなります。
２．パケットロスを引き起こす
輻輳が激しい場合、ネットワークは送信されたデータパケットを処理しきれず、これらをドロップ（失う）することがあります。
パケットロスは、オンラインゲームでのラグやコマ落ち、ビデオ会議中の音声や画像の途切れ、データ送信の失敗など、重要な通信障害を引き起こす原因となります。
３．接続が不安定になる
ネットワークの輻輳は、インターネット接続の不安定さを引き起こし、最悪の場合、接続が完全に途絶えることさえあります。
これは、ビジネスの生産性に直接影響を及ぼす大きな障害となり得るため注意が必要です。
４．応答時間の増加
輻輳は、データが目的地に到達するまでの時間、つまりレイテンシーの増加を引き起こします。
高いレイテンシーは、リアルタイムでのコミュニケーションや操作が重要なアプリケーションのパフォーマンスを低下させ、ユーザーの不満を増大させる可能性があります。
参考：レイテンシーとは？遅延の原因から改善方法まで一挙解説！│LISKUL
ネットワークの輻輳３つの要因
ネットワークの輻輳を引き起こす３つの主な要因は、物理的な帯域の限界、サーバーの処理能力の限界、そして不適切なネットワーク設計や構成です。
輻輳を改善するには、これらの要因から原因を特定する必要があります。
１．帯域の限界を超えるトラフィック
帯域は、ネットワークの世界では一定時間内に送受信できるデータの最大量を意味します。
物理的な帯域の限界は、ネットワークの輻輳の最も一般的な原因の一つであり、使用可能な帯域がトラフィックの需要を満たせない場合に発生します。
特にピーク時には、多数のユーザーが同時にネットワークにアクセスし、帯域が飽和状態に陥ることがあります。
２．サーバーの処理能力を超えるリクエスト
サーバーの処理能力も、輻輳の原因となる重要な要素です。
サーバーが同時に処理できるリクエストの数には限りがあり、この限界を超えると、応答時間が遅くなり、最終的には輻輳を引き起こします。
高いトラフィックを処理するためには、サーバーのハードウェアを強化するか、複数のサーバーをロードバランシングする必要があります。
３．不適切なネットワーク設計や構成
ネットワークの設計や構成が適切でない場合、輻輳のリスクが高まります。
これには、不適切なルーティング、負荷分散の欠如、またはリソースの不十分な割り当てなどが含まれます。
効率的なネットワーク設計とは、トラフィックの流れを最適化し、各種リソースを適切に割り当てることで、輻輳を最小限に抑えることを意味します。
ネットワークの輻輳の状況を確認する方法
ネットワークの輻輳の状況を確認することは、問題の早期発見と解決に不可欠です。
以下の方法を用いることで、ネットワーク上で発生している輻輳の有無やその程度を効果的に把握できます。
１．ネットワークパフォーマンスモニタリングツールを使用する
最も一般的で効果的な方法は、ネットワークパフォーマンスを監視する専用のツールを使用することです。
これらのツールは、ネットワークのトラフィック、帯域使用状況、レイテンシー、パケットロス率など、重要な指標をリアルタイムで監視し、異常があればアラートを発する機能を備えています。
例えば、WiresharkやSolarWinds、PRTG Network Monitorなどがあります。
２．ピン（Ping）コマンドを利用する
ピン（Ping）コマンドは、ネットワーク上の特定のデバイスにデータパケットを送信し、それがどれだけの時間で返ってくるかを測定するシンプルな方法です。
レスポンス時間が通常よりも長くなっている場合、ネットワーク上に輻輳が発生している可能性があります。
３．トレーサート（Traceroute）コマンドを利用する
トレーサート（Traceroute）コマンドは、データパケットが目的地まで到達するまでのルートと、各ホップ（経由地）での遅延を表示します。
これにより、輻輳が発生している可能性のあるネットワークセグメントを特定できます。
ネットワークの輻輳の対策４つ
次に、ネットワークの輻輳の対策を４つご紹介します。
１．帯域を増加する
一つ目の対策は、帯域の増加です。帯域を増加することにより、同時に送信できるデータの量が増え、トラフィックの詰まりを解消することができます。
特に、ビデオストリーミングや大容量のデータ転送が多いネットワークでは、帯域の拡張が輻輳を軽減する上で特に効果的です。
しかし、物理的なインフラのアップグレードにはコストがかかるため、実際のトラフィック量と予測をもとに、適切なタイミングでの増加が重要になります。
２．品質サービス（QoS）を設定する
QoSは、ネットワークトラフィックをさまざまなカテゴリーに分類し、それぞれに優先順位をつける技術です。
たとえば、ビデオ会議やVoIPのようなリアルタイム性が求められるサービスに高い優先度を設定することで、重要な通信が他のトラフィックによって遅延することを防ぎます。
QoSの適切な設定により、限られたリソースを最も重要なトラフィックに集中させ、全体のネットワークパフォーマンスを向上させることができます。
３．トラフィックを監視して、帯域やトラフィックを管理する
専用の監視ツールを用いてリアルタイムでトラフィックを観察し、異常な増加や特定のパターンを検出することで、迅速に対応を行うことが可能になります。
たとえば、不要なアプリケーションの帯域使用を制限したり、攻撃による異常なトラフィックを遮断したりすることが含まれます。
４．ロードバランシングを利用する
ロードバランシングは、複数のネットワーク機器やサーバー間でトラフィックを均等に分配する技術です。
単一のネットワーク機器やサーバーへの過負荷を防ぎ、全体としての処理能力を向上させることができます。
ロードバランサーは、トラフィックの量に応じて動的にリソースを割り当てるため、急激なトラフィックの増加にも柔軟に対応することができます。
ロードバランシングは、特に大規模なWebサイトやクラウドサービスを運用する際に、サービスの可用性とパフォーマンスの向上に貢献します。
ネットワークの輻輳を予防する方法３つ
次に、ネットワークの輻輳を予防する方法を３つご紹介します。
１．ネットワーク分析
定期的なネットワーク分析は、将来的な輻輳を予防する上で重要です。
ネットワークの現状分析を行い、使用状況のトレンドを把握することで、必要な帯域の増加やインフラの改善を計画的に行うことができます。
また、予測分析を用いて将来のトラフィック増加を予測し、必要なリソースを事前に準備することで、輻輳を未然に防ぐことが可能です。
２．キャッシングとコンテンツ配信ネットワーク（CDN）
キャッシングは、頻繁にアクセスされるデータを一時的に保存し、高速にアクセスできるようにする技術です。
CDNは、複数のサーバーにコンテンツを分散して保存し、ユーザーに最も近いサーバーからコンテンツを提供することで、データの読み込み時間を短縮します。
これらの技術を利用することで、サーバーへの負荷を軽減し、ユーザーへの応答速度を向上させることができます。
キャッシングとCDNの適切な利用は、特に静的コンテンツの配信において、輻輳を効果的に予防します。
３．ネットワークの最適化と再設計
ネットワークの構造を定期的に見直し、最適化することは、輻輳の予防には効果的です。
不必要なボトルネックを排除し、データフローを効率化することで、全体のパフォーマンスを向上させることができます。
また、新しいネットワーク技術の導入や、ネットワークトポロジーの再設計を通じて、将来的なトラフィック増加に対応するための基盤を整備することも重要です。
ネットワークの輻輳に関するよくあるご質問
ネットワークの輻輳に関するよくあるご質問をQ&A方式でまとめました。
Q.なぜネットワークの輻輳が起きるのですか？
A.送受信できるデータの最大量（帯域）の超過、サーバーの過負荷、不適切なネットワーク設計・構成の場合に起きる可能性が高まります。
Q.ネットワークの輻輳に関わる「トラフィック」とは何ですか？
A.ネットワークの「トラフィック」とは、ネットワークを介して送受信されるデータの量や流れを指します。具体的には、インターネットや企業内ネットワークなどの通信ネットワーク上で、コンピューター、スマートフォン、サーバー、その他のデバイス間でやり取りされる情報のことです。
Q.ネットワークの輻輳が改善されるまでにどのぐらい時間がかかりますか？
A.輻輳の原因やネットワーク管理の対象によってかかる時間が変わります。輻輳が一時的なトラフィックの増加によるものであれば、そのピークが過ぎると比較的早く解消される可能性があります。一方で、設備の故障や構成ミスが原因である場合は、それが修正されるまで輻輳が続くことがあります。また、ネットワーク管理者が輻輳の監視と対策を行っている場合、問題を早期に検出し、迅速に対処することが可能です。例えば、帯域の追加、ルーティングの最適化、トラフィックの優先順位付けなどの措置が輻輳の解消を早めることがあります。
まとめ
本記事では、ネットワークの輻輳の基礎から対策までご紹介しました。
ネットワークの輻輳とは、ネットワーク上でのデータの詰まりを指す言葉です。
原因としては、物理的な帯域の限界、サーバーの処理能力の限界、不適切なネットワーク設計や構成などが挙げられます。
ネットワークの輻輳を確認するための具体的な方法としては、ネットワークパフォーマンスモニタリングツールの使用、ピン（Ping）コマンドやトレーサート（Traceroute）コマンドの利用などが挙げられます。
輻輳の対策には、帯域の増加、品質サービス（QoS）の設定、トラフィックの監視と管理、ロードバランシングの利用などがあり、予防策にはネットワーク分析、キャッシングとコンテンツ配信ネットワーク（CDN）、ネットワークの最適化と再設計などがあります。
結論として、ネットワークの輻輳は避けられない現象であるものの、その原因を把握し、対策を講じることで、その影響を最小限に抑え、スムーズなネットワーク環境を実現することができます。
そして環境改善の際には、本記事で紹介した情報が一助となれば幸いです。
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