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1 コンピュータネットワーク 第 5 回 2013 年 5 24 ( )

2 第 1 回課題 : 内容と提出物 課題内容 分の使っていた端末 (PC) の MAC アドレスを調べる 調べ は 由です CSMA/CD が現在ほとんど利 されていない理由を以下のキーワードを いて 章にしてください スター型ネットワーク スイッチングハブ 提出内容 利 した端末の MAC アドレス CSMA/CD が現在利 されていない理由 2013/5/10 コンピュータネットワーク 2

3 第 1 回課題 : 提出 法と締切 提出 法 電 メール MAC アドレスはメール本 に記載 CSMA/CD が現在利 されていない理由 もメール本 に記載 メールタイトル ( 件名 ) に [ コンピュータネットワーク :( 学籍番号 )] と れること akira.kanaoka@is.sci.toho-u.ac.jp ( アットマークが全 になっていますので 半 に直してから送ってください ) 締切 2013 年 5 24 ( )18:00 注意 : 電 メールで提出した場合 必ず私から 受領しました というメールを返信します 返信がない場合は メールば届いていない可能性があります 課題提出後は 岡からの受領メールを必ず確認してください 英語ではメール返信はしません データが全く同じ 達がいた場合 最初に提出した のみを通常の評価 にし 後の は 半分の評価 とします 2013/5/10 コンピュータネットワーク 3

4 先週までのおさらい 通信の階層 リンク層 イーサネット (Ethernet) CSMA/CD 2013/5/24 コンピュータネットワーク 4

5 OSI 参照モデル オープンなネットワークアーキテクチャの確 を 的に国際標準化機構で開発されたもの 開放型システム間相互接続基本参照モデル (Open Systems Interconnection Basic Reference Model: OSI 参照モデル ) Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical 2013/5/24 コンピュータネットワーク 5

6 OSI 参照モデル 階層の名称応 層プレゼンテーション層セッション層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 役割特定応 サービスと共通応 サービスの提供抽象構 と転送構 の相互変換セッション制御 : 向 半 重 全 重順序制御や誤り制御機構データ転送のための経路選択や中継機能フレーム ( ビット列 ) の順序制御 誤り制御機能 2 ノード間においてビット列の伝送を なうための規格 順 機能特性 2013/5/24 コンピュータネットワーク 6

7 TCP/IP 階層モデル 階層の名称概要具体例 アプリケーション層 (Application) トランスポート層 (Transport) アプリケーションを実現 HTTP DNS SMTP POP IMAP FTP SNMP NNTP アプリケーションのためにエンド間の通信サービスを提供 TCP UDP インターネット層 (Internet) リンク層 (Link) データを送信元から宛先に運ぶ 直接接続されたネットワーク上で通信されるための通信プロトコル IP ICMP ARP RARP イーサネット FDDI X.25 ISDN 同軸ケーブル UTP 光ファイバー 2013/5/24 コンピュータネットワーク 7

8 先週までの部分 TCP/IP 階層モデル 階層の名称概要具体例 アプリケーション層 (Application) トランスポート層 (Transport) インターネット層 (Internet) リンク層 (Link) アプリケーションを実現 HTTP DNS SMTP POP IMAP FTP SNMP NNTP アプリケーションのためにエンド間の通信サービスを提供 データを送信元から宛先に運ぶ 直接接続されたネットワーク上で通信されるための通信プロトコル TCP UDP IP ICMP ARP RARP イーサネット FDDI X.25 ISDN 同軸ケーブル UTP 光ファイバー 2013/5/24 コンピュータネットワーク 8

9 リンク層 直接接続されたネットワーク上での通信を確 する層 代表的なものは以下の 3 つ イーサネット (Ethernet) トークンリング FDDI(Fiber Distributed Data Interface) LAN( ローカルエリアネットワーク ) 上でデータ転送を なうためのプロトコル いずれもデータ転送に フレーム と呼ばれるデータのかたまりを いる リピータ 直接接続 リピータ ハブを介した接続 2013/5/24 コンピュータネットワーク 9

10 イーサネットフレームの構造 プリアンブル フレーム開始デリミタ データ FCS フレームチェックシーケンス 最 宛先アドレス 送信元アドレス タイプフィールド データがどのプロトコルを使っているかを す情報 単位はオクテット 1 オクテット = 8 ビット MAC アドレス 48ビット (6オクテットのデータ) イーサネット上の端末を識別するためのデータ 上位 3オクテットは ネットワーク製品の製造者を す 2013/5/24 コンピュータネットワーク 10

11 CSMA/CD(1) イーサネットではデータフレームはすべてのホストに送られる ホストは 分の MAC アドレス宛に来たもの以外は破棄する すべてのホストに送られるため データの衝突が起る それを排除するための仕組みが CSMA/CD(Carrire Sense Multiple Access/Collision Detection) 送る データ 全員に届く 2013/5/24 コンピュータネットワーク 11

12 CSMA/CD(2) データ転送開始 伝送路上の信号 ( 搬送波 (carrier)) の有無を調べ 搬送波がない (= 伝送路が利 されていない ) 場合 ノードはフレーム伝送を開始できる 空き状態になるまで待つ 衝突検出 搬送波がない状態で伝送を開始するノードが複数存在すると 衝突が発 する フレームの衝突を出 と の信号を 較する 法でしらべる 衝突を検知すると伝送を停 し 衝突発 を通知するためのジャミング信号を送出する ある時間の経過を待ち フレームを再送する バイナリ指数バックオフアルゴリズム 再送開始の待ち時間を 0 から上限値の愛 でランダムに決める 上限値は衝突回数の連続数による決定される 2013/5/24 コンピュータネットワーク 12

13 今週の部分 TCP/IP 階層モデル 階層の名称概要具体例 アプリケーション層 (Application) トランスポート層 (Transport) インターネット層 (Internet) リンク層 (Link) アプリケーションを実現 HTTP DNS SMTP POP IMAP FTP SNMP NNTP アプリケーションのためにエンド間の通信サービスを提供 データを送信元から宛先に運ぶ 直接接続されたネットワーク上で通信されるための通信プロトコル TCP UDP IP ICMP ARP RARP イーサネット FDDI X.25 ISDN 同軸ケーブル UTP 光ファイバー 2013/5/24 コンピュータネットワーク 13

14 今 やること インターネット層 IP ICMP ARP RARP IP(Internet Protocol) ルーティング ARPとRARP 2013/5/24 コンピュータネットワーク 14

15 リンク層とインターネット層 LAN A LAN B ホスト X ホスト Y ホスト X からホスト Y へ通信する場合 リンク層プロトコルは同 ネットワーク内しか送ることができない インターネット層プロトコルを利 し ホスト Y まで中継してもらう 2013/5/24 コンピュータネットワーク 15

16 リンク層とインターネット層 リンク層プロトコルとインターネット層プロトコルの違い リンク層では同 ネットワーク上のホスト間 インターネット層は複数のネットワークを越えてネットワーク間のデータ伝送を実現 ルーティング (Routing) 経路制御 ネットワークを越えてデータ転送を なう機能 経路制御を なうネットワーク機器をルータ (Router) と呼ぶ インターネット層のプロトコル IP (Internet Protocol) ICMP (Internet Control Message Protocol) ARP (Address Resolution Protocol) RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 2013/5/24 コンピュータネットワーク 16

17 IP (Internet Protocol) インターネットにおいてデータ転送の 基礎となるプロトコル さまざまな特徴 コネクションレス ベストエフォート 経路選択 ( ルーティング ) データグラム と呼ばれるデータの かたまりごとに通信を う 2013/5/24 コンピュータネットワーク 17

18 IP データグラムのフォーマット IP データグラムのフォーマット バージョンヘッダ サービス種別全 ( オクテット ) 識別 フラグ断 位置 存時間プロトコルチェックサム 送信元アドレス宛先アドレス オプションパディングデータ 2013/5/24 コンピュータネットワーク 18

19 イーサネットフレームと 較する プリアンブル フレーム開始デリミタ データ FCS 最 宛先アドレス 送信元アドレス タイプフィールド バージョンヘッダ サービス種別全 ( オクテット ) 識別 フラグ断 位置 存時間プロトコルチェックサム 送信元アドレス宛先アドレス オプションパディングデータ 2013/5/24 コンピュータネットワーク 19

20 IP データグラムのフォーマット IP データグラムのフォーマット バージョンヘッダ サービス種別全 ( オクテット ) 識別 フラグ断 位置 存時間プロトコルチェックサム 送信元アドレス宛先アドレス オプションパディングデータ IP アドレス : 送信元と宛先のホストを指定するデータ ( 番号 ) 2013/5/24 コンピュータネットワーク 20

21 IP アドレス IP における宛先や送信元を すデータ 32 ビットで表される 間にわかりやすいように 8 ビットずつ (0~255 の 値 ) に区切って表現される 基本的に同じデータはなく 世界で 1 つだけのアドレスとなる 現在広く使われているのは IP version 4 次世代の IP として IPv6 (IP version 6) が整備されつつある サブネット ルーティングを効率的に なうために 32 ビットの IP アドレスを ネットワークアドレス と ホストアドレス に分ける 2013/5/24 コンピュータネットワーク 21

22 IP アドレスのアドレスクラス 5 つのアドレスクラスに分かれている クラスアドレス範囲備考 クラスA ネットワークアドレス :8ビット ホストアドレス :24ビット クラスB ネットワークアドレス :16ビット ホストアドレス :16ビット クラスC ネットワークアドレス :24ビット ホストアドレス :8ビット クラス D IP マルチキャスト クラス E 予約アドレス 2013/5/24 コンピュータネットワーク 22

23 IP アドレスの個数 このスライドは掲載資料にはありません IP(version 4) の IP アドレス表記は 32 ビット 原理的には ~ まで使える 2^32= 個 しかし実際には クラス D( マルチキャスト ) クラス E は配布されない その分減る プライベートアドレス インターネット外部とは繋がらない ( 繋がってはいけない ) が 組織内で利 してよいアドレスがある クラス A: ~ クラス B: ~ クラス C: ~ ここはクラス C のネットワークが 254 個利 可能 プライベートアドレスと繋げるための技術に NAT(Network Address Transfer) がある 2013/5/24 コンピュータネットワーク 23

24 IP アドレスの配布 国際的な中央組織 (IANA) が 5 つの地域組織 ( 地域インターネットレジストリ RIR) に配布 北 の ARIN ヨーロッパの RIPE アジアの APNIC 中南 の LACNIC アフリカの AfriNIC それぞれの RIR が国の組織 ( 国別インターネットレジストリ NIR) に配布 本だと JPNIC NIR はさらに指定事業者に配布し ISP ( インターネットサービスプロバイダ ) を経て 般ユーザに IP アドレスが割り当てられる 2013/5/24 コンピュータネットワーク 24

25 IP アドレスの枯渇 /5/24 コンピュータネットワーク 25

26 ARP と RARP ホスト A ホスト B さんの IP アドレスはわかるが イーサネットを通じて送るときの MAC アドレスがわからない ホスト B IP パケットを送るために MAC アドレスを知る必要がある IP アドレスから MAC アドレスを知るためのプロトコルが ARP (Address Resolution Protocol) 逆に MAC アドレスから IP アドレスを聞くプロトコルが RARP(Reverse Resolution Protocol) 2013/5/24 コンピュータネットワーク 26

27 中継器 ( ルータ ) とパケットの転送? どっちに転送したらいい?? ホスト X ホスト Y 2013/5/24 コンピュータネットワーク 27

28 ルーティング ルータ : インターネット層の中継装置 各ネットワーク宛の通信をどのルータに転送するかの情報をもつ ルーティングテーブル 直接ルーティングと間接ルーティング まず送りたい相 の IP アドレスのネットワークアドレスを る 同じだったらその IP アドレスを持つ MAC アドレスを聞いて 送りたい相 に直接送る ( 直接ルーティング ) 違ったら ルータの MAC アドレスを聞いてルータに送る ( 間接ルーティング ) ルータが別のネットワークへ転送する 2013/5/24 コンピュータネットワーク 28

29 直接ルーティングと間接ルーティング ルータ V LAN A ホスト X ルータ W LAN B ホスト Y ホスト Z ホストX Y 同じネットワークの中なので ARPで聞くとホストYのMACアドレスが返ってくる ホストYのMACアドレスを宛先にIPデータグラムをイーサネットフレームに載せて送信 ホストX Z LAN Aを越えるので ARPで聞くとルータVのMACアドレスが返ってくる ルータVのMACアドレスを宛先にIPデータグラムをイーサネットフレームに載せて送信 2013/5/24 コンピュータネットワーク 29

30 動的 / 静的ルーティングとデフォルトルート 静的 (Static) ルーティング 宛先ネットワークへの経路が事前にルータに書かれている 動的 (Dynamic) ルーティング 宛先ネットワークへの経路を動的に変更する 経路決定のための通信プロトコルが別途存在する 内部ゲートウェイプロトコル (Interior Gateway Protocol IGP) RIP(Routing Information Protocol) OSPF(Open Shortest Path First) 外部ゲートウェイプロトコル (Exterior Gatewey Protocol EGP) EGP(Exterior Gateway Protocol) BGP(Border Gateway Protocol) 2013/5/24 コンピュータネットワーク 30

31 WiresharkでIPパケットを る １ Frame 1 (376 bytes on wire, 376 bytes captured) Ethernet II, Src: NecAcces_8c:45:c5 (00:0d:02:... Internet Protocol, Src: ( User Datagram Protocol, Src Port: ssdp (1900), Hypertest Transfer Protocol 先週と同じように をクリックしてみる 2013/5/24 コンピュータネットワーク 31

32 Wireshark で IP パケットを る (2) 2013/5/24 コンピュータネットワーク 32