情報通信ネットワーク(2004/06/25)
Ver. 1.0

目次

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 ( Protocol Data Unit )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

Ethernet の フレームフォーマット

• Ethernet (DIV規格)
  • 宛先MAC (6) :通信相手のMAC Address
  • 送信元MAC(6) :通信元のMAC Address
  • タイプ(2) :データに含まれる上位層のプロトコルタイプ
  • データ(46-1500) :上位層のデータ
  • FCS(2) : Frame Check Seaquence
• IEEE 802.3 Ethernet
  • 宛先MAC (6) :通信相手のMAC Address
  • 送信元MAC(6) :通信元のMAC Address
  • フレーム長(2) :フレームの長さ
  • LLC(3):論理リンク制御( Logical Link Control )副層の区別
  • SNAP(5) :上位層のプロトコルタイプ
  • データ(46-1500) :上位層のデータ
  • FCS(4) : Frame Check Seaquence

IP の パケットフォーマット

IPv4

• VER(Version, 4ビット)
  • IPプロトコル使用バージョン
    • 現行のVersionは4。
    • 次世代⁽¹⁾のIPは、Version 6が始まっている( IPv6 )。
  • 仕様が変更されるごとに値がかわる。
  • 最新のバージョンを示していないデータグラムを受信した場合は、そのデータは破棄する。
• IHL（8ビット)
  • ヘッダの長さを4オクテットを1単位として表す。
  • IPヘッダは必ず4オクテットの整数倍になるようになっている。
  • ヘッダの最小値は５である。( 1オクテット= 8ビット)
• TOS ( Type Of Service, 8ビット)
  • 最初の3ビットは優先度フィールドで、米国国防省が決定し、残りの5ビットはユーザーが決めることができる。
  • 優先度フィールド、3ビット(米国国防省が決定)。
    • D：遅延、1ビット(0＝通常1＝低遅延)
    • T：スループット、1ビット(0＝通常1＝高スループット)
    • R：信頼度、1ビット( 0＝通常1＝高信頼度)
  • ビット6、7 :将来のために未定義
• TL (Total Length, 16ビット)
  • データグラムの全長（ヘッダ＋データ部）で、1オクテットを単位とする。
  • データグラムの最大長は65535オクテット、最小は576オクテット。
• ID (Iedntification, 16ビット）
  • 送信データグラムごとに付加される識別子である。
  • 途中のルータなどでデータグラム分割が生じても、受信側でこの識別子を再構成できるように、分割時にこのフィールド野情報を分割したものにコピーする。
  • 同じ宛先アドレス。プロトコル番号、のデータグラムごとに一連の番号をふる。
• FL (Flags, 3ビット) :パケット分割に関する条件を発信側で設定する。
  • ビット0：未使用
  • ビット1：分割してよいかを示す(0＝分割してよい, 1＝分割してはいけない)
  • ビット2：分割された最後のデータグラムかどうかを示す(0＝最後である、1＝最後でない)
• FO (Flagment Offset, 13ビット)
  • 分割されたデータグラムが、元のデータグラムの先頭から数えて何オクテット目に相当するかを示すオフセットである。
  • 分割することのできる最大データグラム数は、このフィルどの長さより換算して8192個までである。最低は68オクテットである。
• TTL (Time To Live, 8ビット)

  • データグラムのネットワークに滞在できる時間単位で示す。

    発信側でる値を設定しておき、ルータなどを通過するたびに、処理にかかった時間をこのフィールドに設定してある値からひく。

    この値が0になったときに、データグラムを破棄する。

  • 最大生存時間は255秒である。
• PROT (Protocol, 8ビット)
  • 上位層のプロトコルを示す番号
  • これを用いて上位のプロトコルモジュールを選択できる。プロトコル番号としては、TCP＝6, UDP＝17などが規定されている。
• HC (Header Checksum, 16ビット)
  • IPヘッダが転送中に壊れていないかどうかを検査するためのチェックサム。
• SRC (Souce Address, 32ビット) :発信側IPアドレス
• DST (Destination, 32ビット) :宛先側IPアドレス
• OPT (Option,不定)
  • データグラムに対するオプション処理を示す。
  • 通常はデバックやテスト用として使用する。
• PAD (Padding):データグラムヘッダを4オクテットの整数倍にするための付加的ビット

IPv6

• Version (4bit) : IPv4と同じ
• Traffic Class(8bit) :
• Flow Label (20bit)
• Payload Length(16bit) :データの長さ
• Next Header (8bit) :上位Layerの始まり
• Hop Limit : TTLと同じ
• 転送元( Source ) Address (128bit)
• 転送先( Destination ) Address (128bit)

トランスポート

UDP

• 送信元ポート番号( 2 )
• 送信先ポート番号( 2 )
• UDP長(2)
• チェックサム(2)

TCP

• 発信元ポート番号(16ビット)
• 宛先ポート番号(16ビット)

• シーケンス番号(32ビット)

  このセグメントのオクテット・データの最初のオクテットのシーケンス番号である（SYNが存在する場合を除く）。もしSYNが存在するときは、これは開始シーケンス番号(ISN: initial sequence number)を意味し、最初のデータ・オクテットはISN+1である。

• 肯定応答番号(32ビット)

  ACKコントロール・ビットがセットされているときは、このフィールドは受けてが期待する送り元からの次のセグメントのシーケンス番号である。コネクションが確立された後ではこのフィールドは必ず送信される。

• ヘッダ長(4ビット)

  TCPヘッダ部分の32ビット単位の長さ。これはデータの開始位置を示す。TCPヘッダは32ビット長ワードの整数である。

• 予約済み(6ビット) :将来のために予約、常にゼロ
• コードビット(6ビット。(左から右へ):各1ビット)
  • URG:緊急ポインタフィールド識別
  • ACK:確認フィールド識別
  • PSH: Push機能
  • RST:コネクションのリセット
  • SYN:同期シーケンス番号
  • FIN:送信側からのデータは無い

• ウィンドウサイズ(16ビット)

  肯定応答フィールドで示される番号から始まって、このセグメントの送信側が受信する、ことを歓迎するデータオクテットの数。

• チェックサム(16ビット)

  チェックサムフィールドは、ヘッダとデータの全ての16ビット単位の1の補数の合計の16ビットの1の補数。もし、セグメントがチェックされるヘッダとテキストのオクテット数が奇数個を含むならば、最後のオクテットは、チェックサムを行う目的で16ビット単位を形成するために、右側を0でパディングされる。パディングは、セグメントの一部としては送信されない。チェックサムを算出する際、チェックサムフィールド自身は、0で置き換えられる。

• 緊急ポインタ(16ビット)

  このフィールドは緊急ポインタの現在の値を、このセグメントのシーケンス番号からの正のオフセットとして通知する。緊急ポインタは、緊急データの後に続くオクテットのシーケンス番号を指す。このフィールドは、URG制御ビットが設定されたセグメントでのみ解釈される。

• オプション

• パッディング(Padding)

  TCPヘッダパディングは、TCPヘッダの最終とデータ部の開始が32ビット境界にあることを保証するために使用される。パディングは、0から成る。

中継機

物理層

• リピータ
• ハブ(Hub)

論理層

• ブリッジ
• スイッチ( Switch )

network 層

• ルータ(Router)