通信の基本要素を説明します．
名前
多数の機器が通信を行う場合，お互いを識別する名前が必要です．例えば航空機の機体内の機器の通信を行う場合，各機器に番号1,2,...,nを設定し, 通信相手を特定することになります．
世界規模のネットワークを構築する場合，数桁の整数では制御できません．
電話機の場合
電話番号という多数の桁を持つ数値「8190534653」とか「282345623」といった番号が割り振られており，番号を指定することで特定のデバイス間の通信が可能になります．この桁は次のように分割して考えることができます：
- 最初の0は国内通信．それ以外の場合，国番号(USA:1 UK:44 JP:81等)
- 50ならIP電話，70, 80, 90: 携帯電話など．それ以外は都市域(京都75, 福岡92等)
- 次の3桁あるいは2桁で，細かい地域を指定
- 最後の4桁でデバイスを識別
はっきりさせるために, 81.75.383.3772 という風に記述することもあります．
TCP/IP4（俗にインターネット）の場合
8ビット数(0-255)の数字を4個組み合わせた32ビットでデバイスを特定します．これをIP-ADDRESSと言います．電話番号とは異なり，個体識別に利用する桁数を自由に選べるように
ネットマスク
と組み合わせて利用します．具体的には，ネットマスクが24の場合, 最初の24bitが組織を表すネットワーク部分で，残りの8bitでデバイスを識別します．IPアドレスが10.249.229.222でネットマスク24の場合, 二進法で表して
10 . 249 .229 .222 IPアドレス
00001010.11111001.11100101.11011110
255 .255 .255 .0 netmask
11111111.11111111.11111111.00000000
となっていますので，結局 10.249.229 がネットワーク，222がデバイスを表すことになります．面倒なので，この場合, 10.249.229.222/24 と書くこともあります．
IPアドレスには，いくつかのルールがあります：
- 最初のbitが0のもの(0.0.0.0-127.255.255.255)は「クラスA」，netmaskは8である.
- 世界の中で127組織は, それぞれ16777216台のデバイスを持つことができる
- 最初のbitが10のもの(128.0.0.0-191.255.255.255)は「クラスB」でnetmaskは16.
- 世界の中で65409社は，それぞれ65536台のデバイスを持てる
- 最初のbitが110のもの(192.0.0.0-223.255.255.255)は「クラスC」でnetmask24.
- 世界の残りの4294901504社は，社内のPCの数の上限は128台
作り方があまりにもテキトーだったんで，大変困ったことになりました．「インターネット」の創始者たちは，まさか，インターネットを世界中の人が使うとは予想できなかったのです．具体的問題点は
- いかに大きな会社でも，16777216台のPCを持つ組織は存在しなかった
- ちょっとした会社でも，社内のPCの数は128台を超えていた
大変困ったことになったので，2つの対策が取られました．
- 32bitを128bitに変更した，全く異なるTCP/IP Version6システムを作る
- だめですねこれ．互換性がないものは，だめなんですよ
- なんで192.254.254.254なら続く64bitもアドレス，と拡張にしなかったのか？
- 社内では「プライベートアドレス」を用いる
プライベートアドレスは，内線電話と同じく，世界とは切り離された「社内システム」です．以下のアドレスがプライベートアドレス専用に割り当てられています：
- 10.0.0.0-10.255.255.255 社内デバイス総数が65536台以上の組織が使います
- 172.16.0.0-172.31.255.255 社内デバイス総数が128台以上の組織が使います
- 192.168.0.0-192.168.255.255 ご家庭で使います
例えば京大桂キャンパスでは 10.X.X.X というアドレスを利用していますが，これはCLASS-Aのプライベートアドレスであることがわかります．ご家庭のPCで「IPアドレス」を調べれば, NTTでもKDDIでもSoftbankでも，192.168.X.X のアドレスになっているはずです．
プライベートアドレスは，内線番号ですから，組織外部とは通信できません．電話機の場合，次のような方法をとっています：
- 0をダイヤルすると，電話交換手
に接続されますので，そこで「ええっと，東京大学に接続してください」などと交渉して接続してもらいます．すると相手の電話交換手が出るので，そこで「XX先生をお願いします」と言って，相手の内線に接続してもらう．(「となりのトトロ」での電話のかけ方ですね) - 人件費が嵩む現代では，0をダイヤルすると外線に接続されるので，そこから通常の電話番号をダイヤルすることで代行しています．
インターネットでも同じ方法を採用します．
- 各PCは，外線に接続したくなったら，proxyサーバーというマシンに接続し，「ええっと 130.54.23.333にをお願いします」と交渉します(噛んだ〜)．
- proxyサーバーが接続した先が相手のproxyであれば，まあその内部で適当に処理されます．
気をつけなければいけないのは，proxyサーバーに内線番号を聞くと，動作しないことです．具体的には，研究室内部のPC 10.249.229.43 が, 隣のサーバー 10.249.229.222 に通信したい場合に，proxyサーバーに
「10.249.229.222に繋いで〜」
と頼んでも
「いいです・・・っと？それ内線番号じゃん？どこの会社の内線か知らねーし，ねぐったろ」
となり，通信できません．proxyは外線ですから，隣のサーバーへの電話には使いません．隣へは，直接電話すれば良いのです．そこで，ソフトウェアによっては
特定のネットマスクやIPアドレスについては，proxyサーバーを利用しない
という設定が可能になっている場合があります．
ネームサーバー
IPアドレス 10.249.229.222 とか電話番号 81.75.383.3772 などの数字の羅列は, 非常に覚えにくく使いにくいものです．そこで，文字列で表現することを可能にする仕組みがあります．「ネームサーバー」です．これは，数字の羅列であるIPアドレスと，ドメイン名という文字列の写像を定義するものです．
MacおよびLinuxでは，ネームサーバーに直接問い合わせができるコマンド dig が用意されています. 使い方は簡単で, dig 名前 です．例えば www.yahoo.co.jp を調べると：
digは, DomainNameService(DNS)サーバーに問い合わせ，その結果, www.yahoo.co.jp の別名(CNAME)が edge12.g.yimg.jp であり, それはクラスBアドレス 183.79.250.251 であることがわかります．(edge12 にCNAMEされているのは，負荷を分散させるためです). なお, DNSサーバーがどこにいるかも表示されます：
なお, こういったコンピュータの名前「ホスト名」のうち, 最初の edge12 が本当の「ホスト名」であり，後ろの g.yimg.jp を「ドメイン名」といいます．京都大学の学内ネットワークでは, DNSサーバーは
- 10.224.253.1 idns-1.kuins.net
- 10.224.254.1 idns-2.kuins.net
を利用することになっていますので，これらを設定するケースがちょくちょくあります．流体力学研究室にもDNSサーバーはあります：
- 10.249.229.246 sun0.229.249.10.1016485.vlan.kuins.net
- 10.249.229.111 sun1.229.249.10.1016485.vlan.kuins.net
- 10.249.229.223 ib2007-1.229.249.10.1016485.vlan.kuins.net (Core2Duoのゴミ．そのうち消える)
- 10.249.229.225 ib2007-3.229.249.10.1016485.vlan.kuins.net (Core2Duoのゴミ．そのうち消える)
一つ一つのネームサーバーは，しかしながら，世界中の全ての「名前」を知っているわけではありません．上記京都大学のネームサーバーが知っているのは，＊.kyoto-u.ac.jp のマシンと，自分の親，つまり ＊．ac.jp を管理するネームサーバーだけです．そこで，自分が知らない名前は，おとうちゃんに聞けば良い．おとうちゃんが知らない名前は，当然，おじいちゃん（＊.jp）に聞きに行きます．それでわからないってのは，おじいちゃんの兄弟(フランス人 ＊.fr とか, アメリカ人 ＊.com, ＊.edu, ＊.gov とか）に聞けば，順にわかるはず．例えば, www.egr.msu.eduの場合, ＊.eduに聞けば, ＊.msu.eduの詳細がわかり，＊.egr.msu.edu に聞けば，www.egr.msu.edu がわかるわけです．これで，世界中の名前を解決できます．
DNSサーバーを利用することにより，
- ユーザーは, Yahoo検索を183.79.250.251と覚えず, www.yahoo.co.jp と覚えれば良い．この方が圧倒的に覚えやすい
- 183.79.250.251のマシンが暴走しても，www.yahoo.co.jp の割り振り先を瞬時に切り替えることによって，サービスを停止させずに済む
という利点が生まれます．欠点は
- DNSサーバーを制圧すれば，ネットワークの改竄が思いのまま
になるところですね．