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情報通信ネットワーク(2004/06/11)
Ver. 1.0

2004年6月11日

栗野俊一

kurino@math.cst.nihon-u.ac.jp

http://edu-gw2.math.cst.nihon-u.ac.jp/~kurino/2004/ccna/ccna.html

情報通信ネットワークの2004年6月11日のメモ

目次

Network 層
Address
カプセル化
- カプセル化とは
- 各層の通信単位 (PDU : Protocol Data Unit)

Network 層

Network 層の特徴

Network 層の属性

End-to-Endの通信の提供

Network Addressを指定するだけで、相手に情報を送ることができるサービスを提供する。
Addressing ( Addressを付ける仕組)
- 通信可能な全ての範囲( Network )に対して、そこに接続されている通信主体を表す識別子を指定する( Address )
- Network Addressは、通信相手を一意に識別する仕組になる。
- Network Addressは、通信相手の場所を表すためにも利用される(次のRouting )
Routing ( Addressを利用してパケットを伝える仕組)
- 指定されたAddressを指定するだけで、通信先に情報を伝達する。
- IP Addressから、通信相手の場所( Location )を調べる仕組(Routing)が必要
- Routingを行う装置がRouter (ルータ)。
フラグメンテーション(データの分割統合)を行う
- 物理メディアが異れば、それを利用して通信可能な最大のパケットサイズ( PDU Protocol Data Unit )が異る。場合によっては、パケットを分割したり、統合する仕組が必要になる。

Network 層の必要性

物理/論理層の問題点
- メディアに跨がる通信の問題
  - メディアが変れば、プロトコルも変化する
  - メディアに独立な通信プロトコルが必要
- 基本的に、スケールしない。
  - 無限に中継すると、混雑するばかり
  - 必要な通信相手だけを中継する仕組が必要
  - 中継を行うための行きさき表がどんどん大きくなる
  - アドレスを構造化するための仕組が必要
Network層が本来の意味での通信Protocol
- これより下の階層では、通信をできる範囲が限定される。
  
  Address (通信先)から経路(情報の伝達する方向.. )を決定する仕組( Routing )が必要になる⁽¹⁾。
- これより上の階層は、通信の品質(追加機能)を実現している。
  
  実際に通信(情報の伝達)を行う、最上位層(これから上の層は、通信の品質[トランスポート層]や、通信の開始、終了方法[セッション層]、通信上におけるデータの表現方法[プレゼンテーション層]など、様々な通信サービスを付加するために用いられる)。

物理層/論理層では、「(何も特別なことをしなくても自然に..)情報の到達する範囲」が「その層の関心の対象」。

Network 層プロトコルの例

IP (Internet Protocol)

現在のThe Internet ⁽²⁾の基本Protocol。
IP Address ( IPのNetwork Address )は、32 bitの値
- 8 bitずつ、４つの10進数( 0 - 255 )で表現し、間に'.' (ピリオド)を入れる。
```
133.43.100.133
192.168.3.7
127.0.0.1
```
- このAddressは、論理Address (つまり、「ある程度」自分で决める⁽³⁾ことができる)。
- 世界でUniqueではあるが、その管理は、分散管理されている( The NIC )。
- IP AddressとLocationのためには、なんらかのIPとLocationの対応関係に関する仕組が必要( Subrouting )。
- IP Addressは自動的には定められないので、Clientに設定が必要⁽⁴⁾
現在の版はIPv4,すでに、次世代のIP, IPv6が始まっているが、講義的には、IPv4のみ、時間があればv6にもふれる。

Internet Protocolを利用して作られているNetworkをinternet (小文字で始まる点に注意.. )と呼ぶ(定義)ので、いわゆる「インターネット」も、internetの一つ( a internet )。ただし、いわゆる「インターネット」を表す場合もよくあるので、その場合は、The Internetと呼ぶ。
論理の逆が物理Address。典型的な物理Addressの例は、緯度経度。

MAC Addressも予め、NICに設定されているものを普通は使う。
DHCPは、その設定の自動化を行うために、後から開発された。

IPX (Internetwork Packet eXchange)

IP登場の前は、LANの主要Protocol
- PC間のファイル共有やプリンター共有に利用(Netwareの3層, Windows )されていた。
- Network Game
IPXのNetwork Addressは32 (Network Numnber) + 48 (MAC Address)。特に、指定しなければNetwork Addressを0とする(ので、設定が不要)
昔のアメリカでは、LANに利用される主なProtocolはIPXだった⁽⁵⁾。

古いIPXは、メディアを越られなかった(つまり、論理層とあまり変らなかった.. )。今の版は越られる( Network層に格上げされている)。

日本では、Windows 95までが、利用していたが98以降は、殆ど利用されなくなった。⁽⁶⁾

そのLANとLANを結ぶProtocolがInternet..
ということもあり、CCNA的にも講義的にも、後期の終り頃にふれる予定。

ARP

論理(MAC) AddressとNetwork Addressを対応付ける仕組
- IPX : Network Numnberを追加するだけ
- IP :対応表が必要
ARPは、IP Network固有のプロトコル

Address

相手のアドレス⁽⁷⁾を指定するだけで、相手と通信できる仕組を提供する。

Addressは重複していはいけない。

addressというのは、Internetの中の、至るところで現れます。

例えば、典型的なのがe-mail addressです。e-mailでは、e-mail addressを指定するだけで、相手にメッセージ( e-mail )を送ることができるので、その意味では、Network層としての性質を満しています(が、もちろんOSI Modelでは、汎用な通信ではなくe-mailという特別な用途に用いいられるため、e-mailそのものはNetwork層ではなく、Application層に分類します..)。

また、URL ( http:// .. )もAddressの一種です。

AddressとID (Name)は異なるもので、混同してはいけません。

Addressは場所(通常は移動しない.. )ものを表し、IDは、個体(通常はどこにあるか解らない.. )ものを表します。

通信の対象はIDですが、通信するにはAddressが必要なので、どこかで、IDとAddressの対応が必要になってきます。

カプセル化

カプセル化とは

上位層の通信単位を下層の層で通信する時に、その中身(上位層の構造)に無関係に行えるようにするための仕組。

cf.封筒(手紙の内容を知らなくても済む.. [むしろ匿す.. ] )。

上位層のPDUにHeader (とFooder )を付けることにより、自分の層の新しいPDUを作る。

各層の通信単位 (PDU : Protocol Data Unit)

上層: データ
4層: セグメント
3層: パケット
2層: フレーム
1層: bit列