データ通信工学 2021年度前期(1年)

今日、やったこと IPアドレス、サブネットマスク、ネットワークアドレス、ブロードキャストアドレスのテスト IPのルーティング 今日のホワイトボード IPのルーティング ルーティング＝経路制御　です。 経路制御とはパケットがとおる経路を決めることです。 IPのルーティングは 送信元で宛先までの経路を決定しない 行った先々でルーティングをして、宛先にたどり着く  です。 図　IPのルーティング そもそもIPが生まれたのは1960～70年代で、ネットワークのケーブルの品質もいまいちな時代でした。そのため、「もしケーブルが断線したら」のときのことを考えて、送信元で宛先までの経路を決めず、途中のルーター（パケット交換機）で経路を決めて、一歩ずつ宛先にたどり着くスタイルを採用したわけです。 ルーティングのやりかた ルーティングに使うのは パケットのIPヘッダ中の宛先IPアドレス ルーティングするPCやルーターが持っているルーティングテーブル を使います。 図　ルーティングのやりかた ルーティングテーブルは 宛先 マスク インタフェース ゲートウェイ の4列。 1行ずつ、順に評価（評価方法は下のとおり）し、マッチした時点で終了 パケットのIPヘッダ中の宛先IPアドレスをルーティングテーブルのマスクのビットが1のところはそのまま、0のところは0にする。（ネットワークアドレスを求める計算と同じ） 結果とルーティングテーブルの宛先を比較。 一致する場合は、「インタフェース」列から「ゲートウェイ」列へ送信。 一致しない場合は、次行で同じことをする。 次回の予告 今日のテストと同じ範囲のテストをします。

今日、やったこと IPアドレス、サブネットマスク、ネットワークアドレス、ブロードキャストアドレス 今日のホワイトボード イーサネット確認テストのおさらい イーサネットの規格名から 最大伝送速度 ケーブルの種類 がわかる。 図　イーサネットの規格名 IPアドレスとサブネットマスクの表記法 IPアドレスだけでは ネットワークアドレスとホストアドレスの切れ目がわからないため、サブネットマスクとセットで扱う。 ただ、IPアドレスとサブネットマスクをセットで扱うには文字数（数字数）が多い。 そこで、２つ(IPアドレス、サブネットマスク）を１つにまとめて 　 IPアドレス/ネットワークアドレスのビット数 と表記するのが一般的。 図　IPアドレス/ネットワークアドレスのビット数 演習問題  IPアドレス/xxから サブネットマスク ネットワークアドレス ブロードキャストアドレス を求める演習。 問1 /16なんでこれは簡単。2つ目の.が切れ目になる。 図　演習問題　問1 問2 /24なんで、これも簡単。3つ目の.が切れ目になる。 図　演習問題　問２ 問3 /21。3バイト目に切れ目がある。 図　演習問題　問３ ちなみに、2進数を10進数にする際 8ビット程度ならケタの重みを覚えておくと便利。 1から2倍、2倍と増えていく。8ビット目は128。 図　2進数のケタの重み 予告 次回はテストします。 持ち込み不可。

今日、やったこと イーサネットの確認テスト IPアドレスとサブネットマスク（ネットワークアドレスを求める） IPアドレスとサブネットマスク（ブロードキャストアドレスを求める） 今日のホワイトボード  IPアドレスとサブネットマスク（ネットワークアドレスを求める） まとめると、以下です。 IPアドレスの前半はネットワークアドレス、後半はホストアドレス。 ネットワークアドレスとホストアドレスの切れ目は可変。 切れ目を決めるのはサブネットマスク。 サブネットマスクのビットが1のところはネットワークアドレス。 サブネットマスクのビットが0のところはホストアドレス。 ネットワークアドレスを求めるには IPアドレスのネットワークアドレスのビットはそのまま IPアドレスのホストアドレスのビットは0にする で、8ビットずつ10進数にして、カンマ区切りで。 図　IPアドレス210.200.190.180、サブネットマスク255.255. 248 .0の場合 図　IPアドレス210.200.190.180、サブネットマスク255.255. 190 .0の場合 IPアドレスとサブネットマスク（ブロードキャストアドレスを求める） 「ネットワークアドレスを求める」と同じようなことをやります。違いは「ホストアドレスのビットを1にする」の1か所だけ。 ブロードキャストアドレスを求めるには IPアドレスのネットワークアドレスのビットはそのまま IPアドレスのホストアドレスのビットは 1 にする で、8ビットずつ10進数にして、カンマ区切りで。 ...

今日、やったこと イーサネットの規格 IP IPアドレスとサブネットマスク 今日のホワイトボード イーサネットの規格 規格名から 最大伝送速度 最大ケーブル長またはケーブルの種類 がわかる。 図　イーサネットの規格 くどいですが最大伝送速度には補助単位M（メガ）と単位bps（bit per second)が付きます。 よって、10BASE-Tの最大伝送速度は10Mbpsです。 ただし、10GBASE-xxの最大伝送速度は10Gbpsです。ご注意を。 またまたでくどすぎますが、 Mはメガ。x10 6 です。 bpsはbit per secondの略。ビット/秒です。1秒あたり何ビット送信できるかです。 IP IPはパケットがとおる経路を決める経路制御が仕事です。経路制御をルーティングとも言います。 IPが経路を決定し、イーサネットに送信を依頼します。イーサネットはIPから指示された宛先へパケットを運ぶだけです。 IPのルーティングは送信元ですべて決めるのではなく、行った先々のルーター（パケット交換機）で都度ルーティングします。IPのルーティングについては後日。 図　IPは経路制御のプロトコル IPアドレス IPアドレスの前半はネットワークアドレス、後半はホストアドレス。 ただ、切れ目は可変。サブネットマスクが切れ目を決める。 図　IPアドレス このあと、IPアドレスとサブネットマスクからネットワークアドレスを計算する演習をやりました。次回、解答配布＋解説をします。 図　IPアドレス192.168.10.100...

今日、やったこと イーサネットとIP イーサネットヘッダの宛先・送信元MACアドレス CSMA/CD イーサネットの規格 今日のホワイトボード イーサネットとIP イーサネットはパケットを送受信することが仕事。 宛先にたどり着けるようにパケットの経路を制御するのはIPの仕事。 よって、IPが経路決定をして、イーサネットに「次ここに送信しろ！」と指示を出す。 イーサネットはIPから指示された宛先にパケットを送信するだけ。 図　IPとイーサネット イーサネットヘッダの宛先・送信元MACアドレス  図のようなネットワークでやり取りされるパケットのイーサネットヘッダの中身を推測してもらいました。 図　イーサネットヘッダを推測する（ネットワーク図） PC-1 => ルーターA これは簡単。 図　PC-1 => ルーターA PC-1 => ルーターB ルーターAまでは一本道ですが、そこから先が3とおりの経路があります。 ルーターAから先の経路はルーターAのIPが決めます。今回はルーターBを経由するので、(ルーターAの)イーサネットに「ルーターBへ送信」と指示します。 よって、PC-１->ルーターAのパケットとルーターAとルーターBのパケットはそれぞれ宛先MACアドレス、送信元MACアドレスが異なります。 図　PC-1 => ルーターB CSMA/CD もしPC同士を糸電話のように1対1で接続して通信する場合、接続台数が増えれば、ケーブル本数が爆発的に増えることになります。 ちなみに、N台を接続する場合、N(N-1)/2本のケーブルが必要になります。 図　もしPC同士を1対1で接続するなら イーサネットはPC同士を1対1で接続せず、 1本のケーブルを共有する 形にしました。これでコストダウンを図ったわけです。 図　イーサネットは1本のケーブルを共有ことにした ただ、1本のケーブルを共有すると、ほぼ同時に複数のPCがパケットを送信したとき、パケット同士が衝突してしまいます。 イーサネットは衝突回避＋衝突発生時のリカバリーとして CSMA/CD というアクセス制御を採用しました。 イーサネットの規格 技術の進歩とともにネットワークは高速化しています。 ハードウェア寄りのプロトコルであるイーサネットも遅いハードウェアから今どきの高速通信可能なハード...

今日、やったこと イーサネット MACアドレス 今日のホワイトボード イーサネット プロトコル階層の一番下にある、ハードウェア寄りのプロトコル。 ケーブルやPCの構成パーツの1つであるNIC(Network Interface Card)がイーサネットで決められたルールに従って動く。 図　イーサネット プロトコル階層1階部分にはイーサネット以外のプロトコルがある。 が、現状はイーサネット1強状態。理由はイーサネットが安価にネットワーク構築ができるから。ただし、安いのには理由がある。 (おまけ)NICとは PCの部品の１つ。 図　NIC その1 コネクタ部にネットワークケーブルを接続する。 このNICなら4本のケーブルが接続できる。 図　NIC その2 イーサネットヘッダ イーサネットでは、パケット中のイーサネットヘッダを使って処理を行う。 送信側は送信パケットにイーサネットヘッダを付与する 受信側は受信パケットのイーサネットヘッダを確認する 図　イーサネットヘッダのフォーマット イーサネットヘッダのフォーマットはイーサネットで決められており、先頭から 宛先MACアドレス 宛先MACアドレス タイプ の3項目だけ。 MACアドレス イーサネットがPC等を識別するために使う情報。NIC製造時に書き込まれている。 前半3バイトが ベンダー識別子 （どのメーカーか） 後半3バイトが ベンダー内での管理番号 （何番目の製品か） ２つ合わせると、 　 どのメーカーで何番目に作った製品 になり、世界中でオンリーワンになる。 図　MACアドレス [やってみよう]PCのMACアドレスを調べる PCのNICに書き込まれているMACアドレスはipconfigコマンドに/allオプションをつけて実行すると確認できる。 図　ipconfigコマンドでPCのMACアドレスを調べる ipconfigコマンドはWindowsPCでネットワークの設定を確認する際に使うコマンドです。 xxキャストアドレス 1アドレスが対応するPCの数で ユニキャストアドレス マルチキャストアドレス ブロードキャストアドレス の3種類がある。 図　ユニキャストアドレス・マルチキャストアドレス・ブロードキャストアドレス 一般的にアドレスと言われて想像するのがユニキャストアドレス。 今後、 ブロードキャストアドレス は頻出...

今日、やったこと パケットは 電話とコンピュータ通信の違い プロトコルとプロトコル階層 今日のホワイトボード パケットは スマホが普及したお陰で「パケット」という単語はよく見聞きしますが、実態は下図のようになっています。 図　パケットの構造 データを分割して複数のパケットで送信 コンピュータ通信では、データをパケットに分割して送受信しています。 また、ネットワーク上にはルータと呼ばれるパケット交換機があり、このルーターがパケットを宛先にたどり着くように経路制御しています。 図　データを分割して複数のパケットに プロトコル 通信におけるルール（手順）をプロトコルと呼びます。 プロトコルはルールであり、このルールに従って動くソフトウェアがOSやアプリに組み込まれています。そのおかげでPCやスマホで通信ができるわけです。 図　プロトコル プロトコルは階層化されている コンピュータ通信のためのプロトコルは目的や役割別に多数あり、さらに階層化されています。 パケットを送信する 通信は送信側の最上位のプロトコル（を実装したアプリ）でデータが発生するところからスタートします。たとえば、スマホでホームページを見る場合、スマホのWebブラウザ（HTTPを実装してある）でページをリクエストするデータが作成されてます。 このデータはTCP->IP->イーサネットに渡され、各プロトコルでヘッダを付与されてパケットが作成されます。 最終的にイーサネットがパケットを送信します。 図　[送信側]階層化されたプロトコルとパケット送信まで パケットを受信すると 受信側は逆にイーサネットがパケットを受信するところからスタートします。 受信したパケットはイーサネット->IP->TCP->HTTPと順に渡され、処理されていきます。 最終的にHTTPに渡されてるデータはスマホのWebブラウザが作ったページリクエストです。  図　[受信側]階層化されたプロトコルとパケット受信後の処理 この授業は 通信のためのプロトコルを理解することが狙いです。 通信プロトコルがわかれば、ネットワーク構築やトラブルシューティングができるようになります。 ネットワークは実際にパケットが移動しているところが見えるわけではないため、実感しづらくわかりづらいようです。が、ネットワークはプロトコルに...