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インターネットプロトコル実習 第２回：インターネットの基礎知識

インターネットプロトコル実習 第２回：インターネットの基礎知識. 石井啓之，小林勝. はじめに. インターネットって何？ みなさんにはどう見える？ 技術的にはどう説明される？ 電話網とはどう違う？. インターネットって何？. 目に見えるもの：パソコン、携帯電話 ウェブブラウザ　 IE, Firefox この応用は多数ありますね（ホムペ、ブログ、 SNS 、ショッピング、メール、・・・・） メーラー Outlook Express, Thunderbird, 携帯のメール ゲーム　　ネトゲ各種 P2P Winny でも. インターネットって何？.

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インターネットプロトコル実習 第２回：インターネットの基礎知識

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Presentation Transcript

  1. インターネットプロトコル実習第２回：インターネットの基礎知識インターネットプロトコル実習第２回：インターネットの基礎知識 石井啓之，小林勝

  2. はじめに • インターネットって何？ • みなさんにはどう見える？ • 技術的にはどう説明される？ • 電話網とはどう違う？

  3. インターネットって何？ • 目に見えるもの：パソコン、携帯電話 • ウェブブラウザ　IE, Firefox • この応用は多数ありますね（ホムペ、ブログ、SNS、ショッピング、メール、・・・・） • メーラー • Outlook Express, Thunderbird, 携帯のメール • ゲーム　　ネトゲ各種 • P2P Winny でも

  4. インターネットって何？ • でも、これは正確にはインターネットでは無い！ • インターネットアプリケーションと呼ぶ • みんなに見えているのは、アプリケーションであってネットワークではない • それがインターネットの特徴とも言えます • ネットワークを使ったアプリケーションが自由に使える！！→だから発達した

  5. 通信網（ネットワーク）とは • ﾈｯﾄﾜｰｸ（大辞林より） • テレビ・ラジオで、番組を送り出す局を中心に、中継回線によって結ばれた、全国的な放送局の組織。放送網。ネット。 • コンピュータネットワークのこと • net:網　 － work:－の構造 • 通信業界では，電気通信網のこと．単に網(ﾓｳ)とも言う．通信網とは情報を複数地点間で伝達するための電磁的手段を用いたシステムである．

  6. インターネットって何？ • 本来の意味で（遠隔地とつなぐ）ネットを使うことを意識するのはあまりない • メールのアドレスを入れるとき • でもじかにアドレスを入れることはほとんど無いですね • ウェブのURLを入れるとき • お気に入りやブックマークから選ぶ • P2Pはもはや「通信相手」を選ばないで「コンテンツ」を指定して通信する

  7. 電話網では？ • 目に見えるもの：電話機 • 相手の電話番号を指定して通話する • 単一のアプリケーション（通話）のためのネットワーク • アプリケーションは自由に使えない • ユーザもネットワークを使っている（遠隔の相手とつなぐ）意識を持っている • ダイヤルして、呼び出し音を聞いて、応答があって通信

  8. インターネットの定義 • The Internet, sometimes called simply "the Net," is a worldwide system of computer networks - a network of networks in which users at any one computer can, if they have permission, get information from any other computer (and sometimes talk directly to users at other computers).

  9. インターネットの歴史

  10. きっかけ • 1960年ころまでコンピュータは１台ずつ独立して動いていた • １台に複数の端末がつながっている形 • 1960年代初めころに、コンピュータを相互につないで効率よく処理をしようと、新しい通信方式である「パケット交換方式」が考案された

  11. コンピュータ間の通信の特性 計算処理 データ データ 計算処理 データ

  12. コンピュータ間の通信の特性 • 「とびとびに」しかデータは発生しない • しかしそのころネットワークは電話網しかなかった • 電話は、まず「つなぐ操作（ダイヤル、呼び出し、応答）」を行って回線をつなぎ、そのあとはつなぎっぱなしで、最後に切る手順→コンピュータ間の通信には「無駄（使っていなくても回線はつなぎっぱなしになっている）」が多い データ データ データ 時間 そこで

  13. パケット交換方式の発明 • データ送るときだけ回線を使いたい • 電話型ではデータの有無に関係なくつなぎっぱなし • 回線の空いてる時間は他の人が使いたい • 電話型では回線はひとりで占有する • パケット交換方式の発明：インターネットの始まりの始まり

  14. パケット交換方式とは • データをパケットと呼ぶ小包のようなものに入れて、小包毎に宛先を書く • 途中の交換局では、届いたパケットをひとつずつ検査して宛先を確認して送っていく • 料金は、基本的にパケットの数に比例する

  15. 電話網型（回線交換）通信 エンド・エンドに回線という情報のパイプを設ける

  16. 電話網型（回線交換）通信 • ひとつの通信に１本のパイプがあるので，誰にもじゃまされない • 一旦つながれば，速度は一定値を保証(64kb/s) 電話には十分 • 黙っていると回線は空いたまま，ほかの誰も使えない • 自由な速度で通信できない（電話以外の場合）

  17. インターネット型（パケット交換）通信 • 黙っているとき，回線はほかのパケットが使える（少ない回線ですむかもしれない） • すいていたら，ひとりで回線をめいっぱい使って通信できる • 混んでくると，遅れたり，無くなったりするかもしれない

  18. インターネットの先祖 • パケット交換方式の発明（1960年代初め） • 同時に３カ所で、個別にパケット交換方式が発明される • ARPAnetの実験開始（1960年代後半） • 世界で初めてパケット交換機(IMPと呼ばれた)が作られた：４つの局からネットワークが始まった 1972年には15局に拡大

  19. ARPAnetとは • 米国の国防省が、核攻撃を受けて部分的にネットワークが壊されても、残りの部分で通信を確保できる分散型ネットワークの開発という研究委託を大学に行った 集中型（中心が壊れると全体が動かなくなる） 分散型（部分が壊れても回り道でつながる）

  20. インターネットの発展（1970年代） • ARPAnetはひとつのネットワークでしかなかったが、それ以外の複数のネットワークが誕生し、それら同士をつなぐようになった • これがネットワークのネットワーク、すなわち「インターネット」という用語の誕生となった(1974年）

  21. つながるためには１ • コンピュータ同士がつながってデータをやりとりしたり、さらにネットワークとネットワークがつながってデータをやりとりできるには • 人と人が会話するように、ことばが共通であるべき • これを通信プロトコルと言って、手順（やりとりの順番や問題発生時の対処）と書式をコンピュータやネットワーク装置が理解できるよう、世界共通にするものが必要

  22. つながるためには２ • プロトコルとして、今のインターネットで使われているTCP/IPの原形がこのときできた（1974年） • また、今のインターネットの接続方式として最もよく用いられているイーサネットもこのころできた（1976年）

  23. インターネットの発展（1980年代） • 最初の発展の時代 • 70年代の終わりに200のコンピュータがARPAnetにつながっていたが、80年代終わりには、数十万のコンピュータがインターネットにつながっていた • インターネットとは違うデータ通信サービスも発展した • フランスでは各家庭にMinitel端末がおかれて、いろんな公衆データサービスが受けられた。 • 日本ではインターネット型ではないパケット交換ネットワークやISDNが作られていた

  24. インターネットの爆発的発展（1990年代） • 要因１：ARPAnetからNSFNET、商用ネットへ • 実験ネットワークは終了し、大学や研究所の間を結ぶネットワークとしてNSFNETが登場した • 1991年には、それまで研究目的にしか使えなかったインターネットが商用目的で使えるようになった • 多くのインターネットサービスプロバイダ(ISP)が登場してきた

  25. インターネットの爆発的発展（1990年代） • 要因２：WWW(World-Wide Web)：「世界中に張り巡らされた蜘蛛の巣」の意味 • HTML,HTTP,webサーバ,webブラウザの発明 • GUI（マウスでクリック、移動できるユーザインタフェース）の発明により飛躍的に使いやすいブラウザが登場:Mosaic/Netscape • 単にホームページが作れるだけでなく、多くのアプリケーションがこのwebで実現できている事実

  26. インターネットの爆発的発展（1990年代） • 要因３：安価で使いやすいパーソナルコンピュータの登場 • コンピュータはとても高いものであったが、マイクロコンピュータの発明により、個人が所有できるパソコンが登場してきた • アップル・マッキントッシュで使われていたGUIで操作できる考え方を踏襲して、マイクロソフトがWindows95を1995年に発売し、一気にユーザ数が増えた

  27. 私のコンピュータ使用歴（家で） • 最初に買ったコンピュータ（1992年頃） Apple Macintosh SE/30 • CPU68030 16MHz • メインメモリ　2MB • HDD　なし（フロッピーに記憶） • モニタ　9インチモノクロ • 定価 50万円くらい（自分は中古で買った(^_^;） • 会社ではまずワープロが入り、その後1987年頃にPC（マック）に置き換わった

  28. 私のコンピュータ使用歴（家で） • 二代目：Apple Macintosh LC 575 • 三代目：Pioneer MPC-GX1(Apple互換機） • この環境で、1996年にホムペ開設 • 四代目：Apple Power Macintosh8500/150 • Windows初代：SOTEC PC STATION M350V • 現在のメイン： • DELL Domension 4600C（クラ）2.3GHz • VSPEC Type-S/SPORTS-2200+（鯖） 1.7GHz

  29. 私のコンピュータ使用歴 • 1996,7年ころの自宅の机の上

  30. インターネットの爆発的発展（現在まで） • たくさんのアプリケーションが開発されて、インターネットがますます便利になり、いまや「インフラストラクチャ」にまでなった • 銀行、買い物、メール、ブログ、SNS、P2P • 元々向いていない、音声や動画像までインターネットで転送できるようになってきた • IP電話、Gyao、YouTube、にこにこ動画、ネトゲー • Everything over Internet の時代

  31. インターネットの構造

  32. インターネットの構造 • アクセス網とコア網でできている • コア網は多くのネットワークの集合体 アクセス網 アクセス網 コア網 アクセス網 アクセス網 アクセス網

  33. インターネットアクセス網の変遷 • 電話網 • ダイヤルアップモデムで最大速度56kb/s • ISDN • ディジタル通信で最大64または128kb/s • ADSL • アナログ電話線にADSLモデム追加で数Mb/sから20Mb/s程度の下り速度（上りは1Mb/s程度） • 光 • ディジタル通信で最大100Mb/s

  34. ダイヤルアップモデム • アナログ電話で通る周波数（人間に聞こえる音）にコンピュータのデジタル信号を変換する • ファクスのピーガーって言う音、あれです • 初期のモデム：音響カプラー（0.3kb/s程度）

  35. ADSL (Asynchronous Digital Subscriber Line) 電話網 データ 音声 インターネット アナログ加入者線 Ｍ DSLモデム Ｓ コンピュータのデジタル信号を、高い周波数のアナログの信号に変換して送る スプリッタ 交 電話交換機

  36. 光ファイバアクセス（ＦＴＴＨ） • 複数の家庭で帯域を共有する方式

  37. 光常時接続の屋内配線の例（我が家） ３Ｆ洋３ ３Ｆ洋２ ３Ｆ和３ A3 LAN A1 A2 光終端 ネット HDD PC PC 無線 LAN LAN LAN ﾉｰﾄPC ネット ﾌﾟﾘﾝﾀ LAN1 WAN 光電話 ﾉｰﾄPC BB ﾙｰﾀ S/T-1 Bﾌﾚｯﾂ PC A2 アナログ ｺｰﾄﾞﾚｽ ｻｰﾊﾞ A1 LAN ２Ｆ居間 ドアホン ＣＤ管（２５㎜） ケーブル種別 LAN 10BaseT(８極８芯 CAT5） アナログ ファクス アナログ (６極２芯）ただし、A1,A2は４芯ケーブル１本で同時配線 A2 １Ｆ和２ A1 ﾄﾞｱﾎﾝ （門柱）

  38. 光終端装置などの例

  39. コア網 • ISPとIX • IX(下図ではIIJ）がISP相互をつないでいる

  40. コア網の構成 • ＬＡＮやコンピュータはISPにつながる（アクセス網経由）

  41. コア網の構成 • 小さなISPは大きなISPにつながる

  42. コア網の構成 • 大きなISPはIXにつながる

  43. コア網の構成 • 各国のIX同士がつながり、インターネットのコア網を作る

  44. 要素技術：プロトコル • プロトコル（Protocol ）はそもそも外交用語として使われていたもので「条約などの原案」「相互間の規約」などと称されていた．言語も文化も異なる国家間のいろいろな取り決めを定めた約束ごとという意味で「Protocol」が使われている

  45. 要素技術：プロトコル • ネットワークやコンピュータ間で，共通のことばや手順を細かく決めておく必要がある． • この取り決めが，人間の世界の共通言語であり，コンピュータの世界では「通信プロトコル」となる． • インターネット等で，多くの異なる装置をつなぐことができるのも，共通の取り決めである通信プロトコルの存在のおかげ

  46. 階層モデル • 階層（レイヤ：layer）とは

  47. OSI７層モデル OSI(Open Systems Interconnection)階層モデル 応用層 応用層 データ意味内容の制御 ﾌﾟﾚｾﾞﾝ ﾃｰｼｮﾝ層 ﾌﾟﾚｾﾞﾝ ﾃｰｼｮﾝ層 データ表現形式の制御 ｾｼｮﾝ層 ｾｼｮﾝ層 会話単位の制御 ﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄ 層 エンドシステム間のデータ転送制御 ﾄﾗﾝｽﾎﾟｰﾄ 層 ネット ワーク層 ネット ワーク層 ネット ワーク層 相手選択接続 ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸ 層 ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸ 層 ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸ 層 伝送誤りの制御 物理層 物理層 物理層 電気・物理条件

  48. OSI７層モデル

  49. インターネットの課題

  50. インターネット型（パケット交換）通信 • あふれてなくなったり，遅れたり

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