4．ネットワーク

４章　ネットワーク
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ネットワークの基礎
WANの方式と種類
LANの方式と種類
LANの構成形態とその他のLAN
インターネット
TCP/IP
ネットワークの基礎
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
ネットワークではデータも聞きも共有できる
WAN&LAN
プロトコルを合わせると相互に通信できる
制御情報をヘッダーやトレイラーとして付けたり外したり
通信の速度の単位はビット／秒
ネットワークでは機器にMACアドレスがある
ネットワークでの分岐点がノード
１本のケーブルでつなぐ範囲がセグメント
ネットワークの基礎
1.
ネットワークでできること
データや機器の共有
他のコンピュータにあるデータを，自分のコンピュータのデータと
同様にアクセスできる
他のコンピュータに接続しているプリンターへ印刷することができ
る
ファイルの送受信
他のコンピュータにあるファイルを自分のコンピュータに取り込む
（ダウンロード）
他のコンピュータに，自分のコンピュータのファイルを送り込む
（アップロード）
メッセージ交換
他のコンピュータと１対１でメッセージを交換する
（電子メイル）
電子会議
利用者間で相互にメッセージやデータを交換する
（電子会議，電子掲示板）
ネットワークの基礎
1.
2.
WAN&LAN
通信事業用WAN
•
電気通信事業法
•
電気通信事業者
3. 通信事業を目的としないLAN
ネットワークの基礎
1.
プロトコルを合わせると相互に通信できる
層
名称
内容
第７層
アプリケーション層
通信サービスに対応
第６層
プレゼンテーション層
文字コード変換，データの圧縮，暗号化
第５層
セッション層
通信開始から終了までをセッションと呼ぶ，送受信の同期
第４層
トランスポート層
再送制御などの第３層の制御，全２重の伝送路を実現
第３層
ネットワーク層
宛先をアドレスで特定し，その間の経路を決定する
第２層
データリンク層
隣接ノード間の通信リンクを確立，エラーの有無のチェック，パ
ケット順序の制御
第１層
物理層
ケーブル仕様（形状，電気特性，信号）
ネットワークの基礎
制御情報をヘッダーやトレイラーとして付けたり外したり
1.
•
PDU:Protocol Data Unit
それぞれの層に対応する通信データの単位
アプリケーション層
プレゼンテーション層
セッション層
データ
トランスポート層
ネットワーク層
データリンク層
物理層
ヘッダ
ヘッダ
データ
ヘッダ
ヘッダ
データ
ヘッダ
ヘッダ
データ
トレイラー
ネットワークの基礎
通信の速度の単位はビット／秒
1.
bps: bit per second
Kbps, Mbps
•
•
2.
ネットワークでは機器にMACアドレスがある
•
通信相手を特定するための識別番号
•
MAC(Media Access Control ) address
•
•
•
48ビットの符号で
00:02:2D
00:02:2D:31:51:5A
上位24ビットはIEEEがベンダー（製造者）毎に管理・割り
当て，OUI(Organizationally Unique Identifier)と呼ばれる
下位24ビットは各ベンダーが独自に重複しないように割
り当てている
ネットワークの基礎
ネットワークでの分岐点がノード
1本のケーブルでつなぐ範囲がセグメント
1.
2.
•
•
•
•
•
•
一般に100mほど
延長する場合，中継器：リピータを介する
ゲートウェイ
ブリッジ
リピータ
ルータ
WANの方式と種類
1. 回線交換とは回線を貸切で通信する方式
2. 蓄積交換はデータをパケットにする
3. 変調と復調(Modulation + Demodulation
=MODEM)
4. ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)
5. ISDN(Integrated Services Digital Network)
6. CATV(Cable Television)
7. Fiber Cableによる光通信
WANの方式と種類
1.回線交換とは回線を貸切で通信する方式
•
•
•
•
通信相手との間でいくつもの回線交換器を経由する
建物の中には私設の交換機(PBX)がある
接続してから切断するまで，途中の回線が貸切状態になる
料金は，距離と時間に比例する
2.蓄積交換はデータをパケットにする
• 通信データを一定のサイズに分割し（パケット，フレーム，セル），それぞ
れに宛先や通番などの管理情報を付加して，送信する
• 料金はパケット量に比例するのが一般的
• 中継箇所にパケット交換機が存在する
• プロトコルや通信速度が異なるネットワークと通信することが可能
WANの方式と種類
1.変調と復調(Modulation + Demodulation =MODEM)
2.xDSL(x Digital Subscriber Line)
• アナログ電話線で高速データ通信する方式の総称
• ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line):
非対称型ディジタル加入者回線
• 通話では使用しない4000Hz以上の周波数帯域による通信
• 通話とデータ通信の信号を分離する装置：スプリッター
3.ADSLは非対称
• リクエストする上りのデータ量
• 文字や画像が送られる下りのデータ量が多い
WANの方式と種類
1.ISDN(Integrated Services Digital Network)
• アナログ電話用の通信回線利用したディジタル通信サービス
• 音声や画像データもディジタル信号に変換して，データ通信のデー
タと同様に電話回線で送る
• １本のケーブルで複数の通信を同時に行うことが可能
• 通信の単位をチャネルと呼ぶ
• 次図は，ISDN基本インタフェースの構成
B-channel
pc
B-channel
TA
(G3)
tel
B-channel
D-channel
B-channel
DSU
G4
B-channel
B-channel
D-channel
WANの方式と種類
1.CATV(Cable Television)
• 1本のケーブルで多チャンネルのサービスを配信
• 空いている周波数帯域を利用して，データ通信を行う
2.Fiber Cableによる光通信
• ONC(Optical Network Unit)
• 光信号と電気信号の変換
LANの方式と種類
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
LANのプロトコル
イーサネット
CSMA/CD：データが衝突したら時間をずらして再送する
MACアドレスで相手を見つける
バス型
スター型
HUB
BRIDGE
Router,.Gateway
カスケード接続
LANの方式と種類
1.
LANのプロトコル
•
•
•
•
2.
IEEE802.3
IEEE802.3u
IEEE802.5
IEEE802.11
イーサネット
高速イーサネット
トークンリング
無線LAN
CSMA/CD：データが衝突したら時間をずらして再送する
•
•
•
データの送信時に回線の空きを調べる搬送波と呼ばれる信号を
出して，回線が空いていることを確認してから送信する
しかし同時に送信され衝突する(collision)
衝突すると時間をずらして再送する
LANの方式と種類
1.
Topology:コンピュータがつながる形態
バス型
スター型
•
•
2.
AUI
BNC
RJ45
ケーブル
ケーブル
10BASE5
10BASE2
10BASE-T
100BASE-TX
1000BASE-T
最大通信速度
10 Mbps
10 Mbps
10 Mbps
100 Mbps
1000 Mbps
最大セグメント長
500 m
185 m
100 m
100 m
100 m
コネクタ
AUI
BNC
RJ45
RJ45
RJ45
トポロジー
バス型
バス型
スター型
スター型
スター型
LANの方式と種類
1.
HUB
Repeater HUB
•
•
•
RepeateHUB
Switching HUB
•
•
2.
全てのPCにデータが送られる
自分宛のデータを取り込む
pc
各PCのMACアドレスを記憶し，宛先だけに送る
pc
pc
BRIDGE
•
両側のLANにある機器のMACアドレスを記憶し，自分以外のLANに送るパケッ
トのみを中継する
ネットワーク層に対応した中継機器
3.
•
•
4.
Router：ソフトウェア制御による
Layer 3 switch:ハードウェア制御による
Gateway
•
上位層での中継機器
LANの構成形態とその他のLAN
集中処理システム
分散処理システム
ピアツーピア型
クライアント・サーバ
３階層
業務プログラムをサーバに置くASP(Application
Service Provider)
7. 無線LANのアクセスポイント
8. 無線LANのセキュリティ
9. Bluetooth
1.
2.
3.
4.
5.
6.
LANの構成形態とその他のLAN
1.集中処理システム
• 処理を一手に引き受けるホストコンピュータと，それを操作する端
末機器で構成される
• データはホストコンピュータで一括して記憶する
2.分散処理システム
• ネットワークで接続したコンピュータが連携しながら処理を分担して
実行する
• モデル
• プロセッサープールモデル
• メモリ共有モデル
LANの構成形態とその他のLAN
1.ピアツーピア型(p2p)
•
•
•
•
各コンピュータが対等な役割を持つ構成
データを相互にやり取り，他のコンピュータの資源を利用する
Webの時代のシステム構成法として多く利用
携帯電話によるシステム構成
2.クライアント・サーバ
• データや処理機能を提供するサーバと，それを利用するクライアントと役
割が別れている
• クライアント・サーバモデル
サーバ
要求
結果
クライアント
LANの構成形態とその他のLAN
1. ３階層構造のサーバ・クライアントモデル
• データベースとサービスプログラムのサーバ
• 業務共通プログラムのミドルウェア部分
• ユーザインタフェース部分のクライアント
2. ASP:Application Service Provider
• サービスプログラムは種々のOSで動作する
• サービスプログラムをサーバに置いて，ネットワーク経由で利用する
• ASP.NET
LANの構成形態とその他のLAN
1. 無線LANのアクセスポイント
• アクセスポイントの機器が親機となる
• Infrastructure mode
• アクセスポイントを有線LANに接続すると，有線LAN側の機器と通信できる
• Adhoc mode
• 子機間で通信するモード
2. 無線LANのセキュリティを確保するESS-ID(Enhanced Service Set Identifier)
• 混信を防ぐために，周波数を少しずつ変えた14のチャネルを備える
• 無線LANのグループ毎にIDを付加してグループの識別をする
3. Bluetooth
• 2.4GHz帯の電波
• 伝送範囲は10100m, 最大伝送速度は1Mbps
インターネット
1.電子メイルのプロトコル：SMTP,POP
2.POP3 vs IMAP4
3.HTML
4.Webページを更新するFTP
5.XML
6.SNTP
7.VoIP
8.ファイアウォール
インターネット
1.電子メイルのプロトコル：
• SMTP: Simple Mail Transfer Prfotocol
• POP: Post Office Protocol
SMTP server
TP
M
S
SMTP server
SMTP
送信者
受信者
POP3
POP server
POP server
インターネット
1.POP3 vs IMAP4
• メールボックスに保存されている電子メールを，IDとPWDを送って
受信者を確認してから，受信者のコンピュータに取り込むプロトコ
ル
• IMAP4:Internet Message Access Protocol 4
• メールボックスからメールの一覧だけを受信
• 特定のメールだけをメールサーバから削除する
• メールサーバにメールを保存する別のディレクトリを作成する
インターネット
1.MIME: Multipurpose Internet Mail Extensions
• 電信メールはテキストによる情報交換を目的にしている
• テキスト以外のデータを送受するために
• データを文字に符号化して，メールの後に付加する情報
表現形式を決めている
•
•
•
•
•
MIME version
Content Description
Content Id
Content Transfer-Encodin
Content-Type
• HTMLメールも送れる
インターネット
1.
Webページ
•
•
•
2.
HTML: Hyper Text Markup Language
ページを更新するFTP: File Transfer Protocol
HTTP: Hyper Text Transfer Protocol
Webブラウザー
•
Webページを表示する
Web server
Web browser
HTTP
Web page
by
HTML
インターネット
1.XML: Extensible Markup Language
• ストリーミング再生時に，ビデオと静止画を並べる，複数
のビデオを順番に再生する，テキストテロップを付加する，
ハイパーリンクを付加する，ことでWebと同様のレイアウト
機構やインタラクション機能を持たすことができる
SMIL,ASX
2.SNTP: Simple Network Management Protocol
• MIBデータ
3.VoIP: Voice over IP
VoIP
ゲートウェイ
ルータ
IP network
インターネット
1.ファイアウォール
• 様々なコンピュータが繋がるネットワークでは，有害な情報やウィル
スなどの不正なプログラム，また外部からの不正な侵入に対策が必
要になる
• 典型的な構成：2つのパケットフィルタリングルータと１つのアプリケー
ションゲートウエイによる構成
企業内LAN
Packet
Filtering
Router
Application
Gateway
Packet
Filtering
Router
外部network
インターネット
1.DMZ: De Millitarized Zone（非武装地帯）　あるいはバリアセグメント
バリアセグメント
• WebサーバやMailサーバのように，インターネットと通信するサーバを
内部ネットワーク内に設置すると，インターネットからのアクセスを受け
付けるために，セキュリティのレベルを緩めなければならない
• このために不正アクセスを受けやすくなるので，これを避けなければな
らない
• ⇒内部に中間ゾーンを設けてサーバを置く
DMZ　公開サーバ
TCP/IP
1. TCP/IP
2. IPアドレス
3. 名前解決
4. DHCP
5. グローバルアドレスとプライベートアドレス
6. NAT変換とIPマスカレード
7. ポート番号
8. ネットワークアドレスとホストアドレス
9. ブロードキャストアドレス
10.ゲートウエイアドレス
TCP/IP
1. TCP/IP
トランスポート層
ネットワーク層
TCP/IP
IPアドレスで相手を特定して通信
データリンク層
物理層
CSMA/CD
MACアドレスで相手を特定して通信
2. IP addressのドット記法
1100000 10101000 00000000 00000001
192
168
0
192.168.0.1
1
TCP/IP
1.名前解決
• IP addressを分かりやすく表記する
• 文字を使用した名前を付けてIP addressと変換する仕組み
2.DNS: Domain Name System
• 例
http://www.shonan-it.ac.jp/hp.html
①プロトコル名②ホスト名　③ドメイン名　④ファイル名
• 正引：ドメイン名やホスト名からIP addressを求める変換
• 逆引き： IP addressからドメイン名やホスト名を求める変換
TCP/IP
1.DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol
• IP addressの動的割り当てのクライアント・サーバ型プロトコル
• サーバはネットワーク内のIP addressの使用状況を管理し，要
求に応じて， IP addressの割り当てを行う
• DHCP発見メッセージとDHCP提供メッセージ
2.グローバルアドレスとプライベートアドレス
• インターネットのIP addressをグローバルアドレス
• LAN内のIP addressをプライベートアドレス
• プライベートアドレス
•
•
•
10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0 ～172.31.255.255
192.168.0.0 ～192.168.255.255
TCP/IP
1.NAT変換とIPマスカレード
• プライベートアドレスとグローバルアドレスの変換
• NAT: Network Address Translator
• 通常は１：１で変換する
• IPマスカレード
• 複数のプライベートアドレスと１つのグローバルアドレスを変換する
2.ポート番号
• IPアドレスの他にポート番号をつけて区分する
• 192.168.1.4:25
• Wellknown port number: 0 – 1023
• Web page:80, Mail/pop:110,
TCP/IP
1. ネットワークアドレスとホストアドレス
•
•
組織別に割り振るネットワークアドレス
組織内で割り振るホストアドレス
Class A
0 Network address(7 bit)
Host address(24 bit)
Class B
10
Class C
110
Class D
1110
Multicast address(28 bit)
Class E
1111
Reserved for Future
(14 bit)
(21 bit)
(16 bit)
(8 bit)
サブネット
2.
•
•
サブネットマスク：サブネットの割り振りは自由で，それをどのように
区切ったかを示すもの
例　255.255.255.240　下位4bitがホストアドレスになる
TCP/IP
1.ブロードキャストアドレス
• ホストアドレスが全て０の場合は，そのサブネット自体を表すネットワー
クアドレスとして使用する
• ホストアドレスが全て1の場合は，サブネット内の全てに一斉送信するた
めのブロードキャストアドレスとして使用する
• 従って，実際のホストに割り振ることの出来るアドレスは，この２つを除
いた数となる
2.ゲートウェイアドレス
• 他のサブネットにあるIPアドレスへの送信の仕方
• ネットワーク接続装置ルータが，宛先のIPアドレスを参照して中継する
Sub-net-mask: 255.255.255.0 Print server
10.1.2.1
LAN2
10.1.2.253
router
LAN1
10.1.1.10 Client A
10.1.1.253
DB server
10.1.1.11
演習１，２
演習３，４
演習５，６
演習７，８
演習９，１０
演習１１
演習１２，１３

Download Report