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情報ネットワーク

情報ネットワーク. 岡村耕二 http://okaweb.ec.kyushu-u.ac.jp/lectures/in/. 目次. 階層とプロトコル インターネットの歴史 データリンク・ネットワーク層での通信の仕組み. 階層とプロトコル. 階層 上下、上～より抽象的、下～より物理的 プロトコル 同じ階層間の約束. プロトコル. 日本語. 日本語. プロトコル. 音. 音. プロトコル. 電話. 電話. プロトコル. アプリケーション層. アプリケーション層. プロトコル. プレゼンテーション層. プレゼンテーション層. プロトコル.

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Presentation Transcript

  1. 情報ネットワーク 岡村耕二 http://okaweb.ec.kyushu-u.ac.jp/lectures/in/

  2. 目次 • 階層とプロトコル • インターネットの歴史 • データリンク・ネットワーク層での通信の仕組み 情報ネットワーク

  3. 階層とプロトコル • 階層 • 上下、上～より抽象的、下～より物理的 • プロトコル • 同じ階層間の約束 プロトコル 日本語 日本語 プロトコル 音 音 プロトコル 電話 電話 情報ネットワーク

  4. プロトコル アプリケーション層 アプリケーション層 プロトコル プレゼンテーション層 プレゼンテーション層 プロトコル セッション層 セッション層 プロトコル トランスポート層 トランスポート層 プロトコル ネットワーク層 ネットワーク層 プロトコル データリンク層 データリンク層 プロトコル 物理層 物理層 階層とプロトコル　（ＯＳＩ　参照モデル） 情報ネットワーク

  5. 7層の概略(IT辞典 http://e-words.jp) • 物理層 • データを通信回線に送出するための電気的な変換や機械的な作業を受け持つ。ピンの形状やケーブルの特性なども第1層で定められる。 • データリンク層 • 通信相手との物理的な通信路を確保し、通信路を流れるデータのエラー検出などを行なう。 • ネットワーク層 • 相手までデータを届けるための通信経路の選択や、通信経路内のアドレス(住所)の管理を行なう。 • トランスポート層 • 相手まで確実に効率よくデータを届けるためのデータ圧縮や誤り訂正、再送制御などを行なう。 • セッション層 • 通信プログラム同士がデータの送受信を行なうための仮想的な経路(コネクション)の確立や解放を行なう。 • プレゼンテーション層 • 第5層から受け取ったデータをユーザが分かりやすい形式に変換したり、第7層から送られてくるデータを通信に適した形式に変換したりする。 • アプリケーション層 • データ通信を利用した様々なサービスを人間や他のプログラムに提供する。 情報ネットワーク

  6. 物理層 情報ネットワーク

  7. データリンク 情報ネットワーク

  8. ネットワーク 情報ネットワーク

  9. トランスポート 一度に複数の人としゃべったり 相手によってゆっくりしゃべったり、一度にたくさんしゃべったり 情報ネットワーク

  10. セッション 情報ネットワーク

  11. プレゼンテーション 日本語 ドイツ語 英語 情報ネットワーク

  12. 典型的な構成（近距離） アプリケーション プレゼンテーション セッション トランスポート ネットワーク データリンク 物理 情報ネットワーク

  13. 典型的な構成(長距離) アプリケーション プレゼンテーション セッション トランスポート ネットワーク データリンク・物理 データリンク・物理 情報ネットワーク

  14. 典型的な構成(広域) 情報ネットワーク

  15. 物理層 • ビット列 • 64Kbps, 1Gbps • 電圧などの電気的条件 • リンクがあがる 情報ネットワーク

  16. 物理層 (RJ45) 情報ネットワーク

  17. 物理層 • ケーブルそのものではない • 物理層　→　ビット列 • 001000111100010001001110 • 標準化された物理層の規格にあったケーブル • デジタルであることが前提 • メタルケーブルは必ずしも物理層ではない • アナログケーブルは通信とは関係ない 情報ネットワーク

  18. データリンク層 • ビットパターンをフレーム • 8ビット＝１バイト • 001000111100010001001110 • 00100011 11000100 01001110 • 23 C4 4E • 送り元・あて先という概念 • イーサネット • MAC アドレス(48bit) • 00:50:56:8A:00:00 • ベンダ固有　24bit • 最初の 24bit を見ればメーカの察しがつく • 同一物理ネットワーク間のみ • スイッチングハブ • Ｌ２　スイッチ 情報ネットワーク

  19. ＵＮＩＸの　ifconfig　コマンド $ ifconfig vmnet1 vmnet1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:50:56:8A:00:00 inet addr:192.168.34.1 Bcast:192.168.34.255 Mask:255.255.255.0 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:223989 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:247923 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:100 ＭＡＣアドレスは、ＬＡＮアダプタ固有である。 情報ネットワーク

  20. ＭＡＣ　アドレスからベンダを調べる • http://coffer.com/mac_find/ 情報ネットワーク

  21. ネットワーク層 • インターネットの重要な階層 • IPv4、IPv6 • 通信の単位：　パケット • スイッチング・ルータ、L3スイッチ 情報ネットワーク

  22. ルータとスイッチングルータ • ルータ • ネットワーク層でパケット交換 • スイッチングルータ • 2.5層でフレーム交換 • L3スイッチ • 機能（経路制御など）は変わらない。 情報ネットワーク

  23. ネットワーク層 • 経路制御 • 同一物理ネットワークを越えた通信 • ルータ • IP アドレス • IPv4: 32bit • 133.5.1.1 • IPv6:128bit • 3ffe:501:2c24:a00:202:e3ff:fe00:10c5 • 2001:248:180:300:202:e3ff:fe00:14ea • IP アドレス • ネットワークアドレス＋ホストアドレス 情報ネットワーク

  24. ＩＰアドレス • 九州大学内のサブネットマスクは基本的に、２４ビット • ネットマスク　255.255.255.0 • １３３．５．Ｘ．０ • ネットワーク識別子 • １３３．５．Ｘ．２５５ • ブロードキャスト識別子 • １３３．５．Ｘ．１　～　２５４ • ホスト識別子 情報ネットワーク

  25. ＩＰアドレス • 32ビット • １３３．５．１．２ • １３３＊２５６＾３＋５＊２５６＾２＋１＊２５６＋２ • 2231697666 $ ping 2231697666 PING 2231697666 (133.5.1.2): 56 data bytes 64 bytes from 133.5.1.2: icmp_seq=0 ttl=249 time=106.0 ms http://2231697666 情報ネットワーク

  26. IP アドレス 192.168.10.33 11000000101010000000101000100001 192.168.255.0 192.168.10.0 192.168.11.0 情報ネットワーク

  27. ネットワークとホスト 192.168.255.0 192.168.10.0 192.168.11.0 192.168.10.33 11000000101010000000101000100001 192.168.11.10 11000000101010000000101100001010 192.168.255.1 11000000101010000000101000000001 情報ネットワーク

  28. Netmask/Broadcast Address 192.168.10.0 1 3 2 Netmask= 255.255.255.0 11111111 1111111 1111111100000000 192.168.10.1 11000000101010000000101000000001 192.168.10.2 11000000101010000000101000000010 192.168.10.3 11000000101010000000101000000011 Broadcast 192.168.10.255 11000000101010000000101011111111 情報ネットワーク

  29. Netmask/Broadcast Address 192.168.255.0 192.168.255.1 11000000101010000000101000000001 255.255.255.252 11111111 1111111 1111111 111111 00 情報ネットワーク

  30. クラス A,B,C クラスA 01000000101010000000101000100001 クラスB 10000000101010000000101000100001 クラスC 11000000101010000000101000100001 情報ネットワーク

  31. 問題 • クラス A、B、C　において、 • 有効ネットワークアドレスの範囲 • 有効ホストアドレスの範囲 • をそれぞれ示せ。 情報ネットワーク

  32. クラス A クラスA 01000000101010000000101000100001 • ネットワークアドレス • 1.0.0.0 – 127.0.0.0 • ホストアドレス • 1.0.0.1 – 1.255.255.254 情報ネットワーク

  33. クラス B クラスB 10000000101010000000101000100001 • ネットワークアドレス • 128.0.0.0 – 191.255.0.0 • ホストアドレス • 128.0.0.1 – 128.0.255.254 情報ネットワーク

  34. クラス C クラスC 11000000101010000000101000100001 • ネットワークアドレス • 192.0.0.0 – 223.255.255.0 • ホストアドレス • 192.0.0.1 – 192.0.0.254 情報ネットワーク

  35. クラスレス(Classless Inter-Domain Routing:CIDR) クラスC 11000000101010000000101000100001 クラスレス 11000000101010000000101000100001 192.168.10.33/22 情報ネットワーク

  36. クラス D(マルチキャスト) クラスD 11100000101010000000101000100001 • ネットワークアドレス • 224.0.0.0 – 239.255.255.255 情報ネットワーク

  37. トランスポート層 • プロセスとプロセスの通信 • TCP (Transmission Control Protocol ) • 信頼性があるが、速度が不定 • メール、ＷＥＢアクセス • UDP(User Datagram Protocol) • 信頼性がないが、 速度は一定 • マルチメディア通信 情報ネットワーク

  38. トランスポート層 • IPアドレスだけでは識別子が足りない • ホスト内でもっと細かく識別できる必要がある • プロセス • ウインドウ • IP Address + Port = トランスポートアドレス • ポート番号 • 16bit • 特定のサービスを固定的に割り当てる • 25: 電子メール • 80: WWW 情報ネットワーク

  39. ネットワーク層とトランスポート層 アプリケーション プレゼンテーション セッション トランスポート ネットワーク データリンク・物理 データリンク・物理 情報ネットワーク

  40. 決められたポート番号 http://www.iana.org/assignments/port-numbers The range for assigned ports managed by the IANA is 0-1023. Port Assignments: Keyword Decimal Description References ------- ------- ----------- ---------- 0/tcp Reserved 0/udp Reserved # Jon Postel <postel@isi.edu> tcpmux 1/tcp TCP Port Service Multiplexer tcpmux 1/udp TCP Port Service Multiplexer # Mark Lottor <MKL@nisc.sri.com> compressnet 2/tcp Management Utility compressnet 2/udp Management Utility compressnet 3/tcp Compression Process compressnet 3/udp Compression Process # Bernie Volz <VOLZ@PROCESS.COM> 情報ネットワーク

  41. 通信アプリケーション • 電子メール • ＳＭＴＰ／ＰＯＰ／ＩＭＡＰ • WWW • ＨＴＴＰ／ＦＴＰ • DNS • ＤＮＳ • VoD • ＲＴＳＰ • テレビ会議 • ＲＴＰ 情報ネットワーク

  42. 通信アプリケーション • 一定の手順（プロトコル）に従って動作している • インターネットの通信プロトコルは RFC として公開されている • どのように実現されているかプログラムによって固有 • 設定方法がプログラムによってまちまち • 通信プロトコルの重要な部分を押さえておけば設定すべき箇所は予想がつく 情報ネットワーク

  43. メールソフト • メール配送サーバ • ＳＭＴＰ • メール受信サーバ • ＰＯＰ／ＩＭＡＰ • メールフォルダの設定などは通信機能とは別の次元の話 情報ネットワーク

  44. 通信アプリケーション • プロトコルは公開されている • 物理層からすべて公開されている • ビット列 • フレーム列 • パケット列 • パケットに含まれるデータ内容 • ポート番号から既知のサービスは察しがつく • ビット列がわかれば、通信内容は全て解析可能 情報ネットワーク

  45. インターネットの歴史と運用 • 1969年　ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) • 国防総省がスポンサー • 1980年 NSFNET (National Science Foundation Network) • 全米科学財団 • 1990年　商用インターネットの急成長 • ＷＷＷ，電子メールの普及 情報ネットワーク

  46. インターネットに関連する組織 • 1984年　インターネットアーキテクチャ委員会（ＩＡＢ） • ＲＦＣ　発行開始 • １９９２年　インターネット学会（ISOC; Internet Society) • IAB はISOC の一部となる 情報ネットワーク

  47. インターネットの運用 インターネットガバナンス • 1988年 IANA (Internet Assigned Numbers Authority) • IPアドレス、ドメイン名、ＴＣＰ／ＩＰなどで使用するパラメータ（ポート番号など）の割り当て管理を行う。 • 1993年　ネットワーク情報センター（ＮＩＣ） • InterNIC (北米) • RIPE NCC (欧州) • APNIC (アジア太平洋) • JPNIC • 1998年　ＩＡＮＡ　→ ICANN (The International Corporation for Assigned Nmaes and Number) 情報ネットワーク

  48. ＩＣＡＮＮ • ICANN • ＩＰアドレス、ドメイン名、プロトコルパラメータなどのインターネット資源の割当の調整を世界規模かつ民主的に行う。 • ドメイン名支持組織 • 営利、非営利企業、レジストラ、通信事業者、など • アドレス支持組織 • ARIN(旧 InterNIC),RIPE NCC, APNIC • プロトコル支持組織 • IETF, W3C, ITU, ETSI 情報ネットワーク

  49. ICANN • IEPG (Internet Engineering Planning Group) • ＩＳＰに対する技術援助、運用ポリシの調整 • ＣＥＲＴ (Computer Emergency Response Team) • コンピュータネットワークへの不正侵入などの方法を解析し対策を研究する。 情報ネットワーク

  50. インターネット技術の開発と標準化 • ＩＳＯＣ　（インターネット学会） • ＩＡＢ　（アーキテクチャ委員会） • ＩＲＴＦ　次世代技術委員会 • 標準化は行わないが、先進技術の研究を担当 • 必要であればＩＥＴＦに標準化を提案 • ＩＥＴＦ　技術標準化委員会 • ＲＦＣ　による技術標準化に責任を持つ • 年3回のミーティング、電子メールによる議論 • ＩＥＳＧ（運営管理委員会） • 複数のワーキンググループによって遂行 • http://www.ietf.org • ＩＳＴＦ　社会政策委員会 情報ネットワーク

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