2012-第10回.pptx

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1 情報工学 I 第 10 回通信ネットワークの構成

2 今日のテーマ 今日は 通信ネットワークの構成について学びます テーマは LAN と WAN 携帯電話 無線 LAN 交換方式 プロトコル構成 です

3 ISO の OSI ISO の OSI ( 右から読んでも左から読んでも ISO の OSI) Interna0onal Standard Organiza0on の Open Systems Interconnec0on 現在の どこにもつながる 基本となっている 教科書 P149

4 OSI 参照モデル Layer 名称 機能 第 7 層 Applica0on Layer アプリケーション実行 第 6 層 Presenta0on Layer 入出力表現の管理 第 5 層 Session Layer 接続切断の管理 第 4 層 Transport Layer 通信の確実性実現 第 3 層 Network Layer 経路選択管理 第 2 層 Data Link Layer 隣接ノードとの接続管理 第 1 層 Physical Layer 物理的仕様の調整

5 物理層 / データリンク層 物理層 電圧値や ピン配列 コネクタの寸法など ハードウェア的に メーカが異なっても接続できるように 規格を統一するための Layer データリンク層 物理層よりも 1 段上で データを伝送する部分などの処理を行う 物理層がアナログ的な信号の特性を規定しているのに対して データリンク層はディジタル的な処理の内容を規定

6 ツイストペアケーブル 教科書 P137 撚り対 ( よりつい ) 線 =Twist Pair Cable 見た目が一緒だから どれでも使えると思ったら 大きな間違い! ツイストペアケーブル 見た目が似ていても カテゴリー番号で品質 ( 対応できる最高周波数 ) が異なるので 注意 クロス と ストレート がある 普通は ストレート hnp://www002.upp.so- net.ne.jp/jsrc/densi/cable.html

7 同軸ケーブル 光ファイバー 同軸ケーブルは LAN には 今はあまり使われない (Twist Pair Cable に置き換わった ) 光ファイバーは コア と クラッド という屈折率の異なる二種類の層で構成され 光を コア に封じ込めている 画像引用元 :Wikipedia hnp://

8 物理層 リピータ OSI の物理層は 電気信号などを定めている ツイストペア 光ファイバーなどの接続 遠距離に接続するために 信号増幅する場合は Repeater( リピータ ) を用いる hnp://

9 MAC アドレスとデータリンク層 パソコンの LAN アダプタの設定画面で MAC アドレスというのが表示される Media Access Control Address で OSI のデータリンク層で管理する

10 ブリッジ ハブ ブリッジは MAC アドレスを判断し データの中継を行う データリンク層 ( 第 2 層 ) の中継 Bridge( ブリッジ ) を用いる 一般に ハブと呼ばれる機械は ブリッジが多い 研究室などで多数の PC を LAN に接続する時に使うのは だいたい このブリッジ ( ハブ )» リピータをハブと呼んでいるケースもあるので 言葉の使い分けには注意して下さい 画像引用元 :hnp://buffalo.jp/product/wired- lan/lan- hub/lsw3- tx- np/

11 トポロジー Topology ( トポロジー ) 位相とか 位置関係 ( 線のつながり方 ) を表す 教科書 P151 LANでトポロジーというと主に以下の三つ hnp:// lan- topology/index.html

12 データ衝突 (Data Collision) LAN などで それぞれの PC が一斉にデータを送ろうとしたら どうなるか LAN 上に信号が流れていない時 あ 自分のデータが送れる と思って PC は送信開始 同じ判断をした PC が他にあると データが衝突し 信号が混ざってしまい 何がなんだか読めなくなる データの衝突が発生する これを監視するのが データリンク層

13 Token の管理 Token ( トークン ) は PC の発信権 Token( 発信権 ) を Ring 状に巡回させるのが Token Ring( トークンリング ) 方式 教科書 P153 ( 名前は ring でも 物理的トポロジーはスター型 ) Token Passing: PC の発信権を回すこと 順番が決まっていて 隣に Token を手渡す 自分に token が来た時に送信しても良い 使わないなら すぐにお隣へ 流す 信号 には すべて 宛名 が書かれている 自分宛でない信号も読めるが その場で廃棄する

14 CSMA/CD 方式 Carrier Sense Mul0ple Access with Collision Detec0on 衝突検出型搬送波検知多重化アクセス方式 Token を用いた場合は 衝突を起こさない ようにデザインされている CSMA/CD では 衝突が起きた時に検出 する ネットに接続されるコンピュータが 動的に変化する場合は Token を回す順番を決められない 物理的に あるいは データフレーム 破壊で検出 データリンク層で扱う データ はフレーム ( 第 4 層ではパケット )

15 無線 LAN の衝突検出 無線 LAN では 送信側は 衝突検出 が困難 レベル変動が激しい 雑音が多いなどで CSMA/CD 方式が使えない そこで Ack(Acknowledge) 送信を用いる 了解 の返信があったら 届いた と解釈する 携帯メールの 了解 の返信と同じ これが CSMA/CA 方式 Carrier Sense Mul0ple Access with Collision Avoidance ( 衝突回避型搬送波検知多重アクセス方式 )

16 ネットワーク層 ルータ スイッチ トポロジーの異なる LAN の接続にルータを使う ルータは ネットワーク層 Router ( ルータ ) 教科書 P155 スイッチ と呼ぶ際に Layer 2 Switch( 第 2 層のスイッチ è ブリッジ ) Layer 3 Switch( 第 3 層のスイッチ à ルータ ) など ハブからルータまで全部 スイッチ と呼ぶケースもある 基本情報などの試験対策としては ブリッジやルータで覚えて下さい ( スイッチは 慣用語としておいて下さい ) ルータでは 経路選択 を行う hnp://

17 LAN Local Area Network 教科書 P151 一つの建物内などで用いられる OSI の第 3 層 ( ネットワーク層 ) までの規約で規格化されている Ethernet 最も普及している [100 Base- FX] などの番号がついている 教科書 P154 Token ring 方式 Token を Ring 状に渡すことを意味していて トポロジーがリングとは限らない FDDI (Fiber- Distributed Data Interface) 光ファイバーの高速基幹 LAN

18 IEEE 802 シリーズ ( 再掲 ) Local Area Network の規格 IEEE CSMA/CD (Ethernet) イーサネット IEEE a/11b/11g/11n 無線 LAN IEEE Bluetooth ( ブルートゥース ) IEEE ( アイ トリプル イーと読む ) Ins0tute of Electrical and Electronic Engineers ( 米国電気電子学会 )

19 無線 LAN 物理層の部分に ツイストペアケーブルなどの代わりに 無線 BUS( バス ) を使用する 教科書 P156 電波を使うので バス型のトポロジーと同じ (1 本の信号線を 全部の PC で共有する型 ) 暗号化されていない無線 LAN は 情報の垂流し 秘密鍵を使う方式が開発された WEP (Wired Equivalence Privacy) 一度 秘密鍵 が漏れると 筒抜けになる WPA (Wi- Fi Protected Access) で改良

20 主記憶装置 ( メモリ ) へのアクセス ( 第 2 回の授業スライドの再掲 ) コンピュータ内部の信号線の束を バスと言いますが ここでは無線 LAN をバスと言っている

21 暗号鍵と暗号通信 教科書 P218 秘密鍵方式 秘密鍵 ==> 暗号化と復号化に同じ鍵を用いる 不特定多数との通信には使えない ( 秘密鍵を知られてしまったら 暗号にならない ) 私とあなただけの秘密 をそれぞれの相手に用意する!! 公開鍵方式 暗号化の鍵と 復号化の鍵が異なり 両方をセットで使う 暗号化用の鍵は 公開 するが 復号化の鍵は秘密にする 不特定多数との通信に向いている

22 トランスポート層 伝送品質の制御 パケット ( 一塊のデータ ) の管理 データリンク層では 一塊のデータは フレーム 東京から大阪に おはようございます のメッセージを送信したとする どこをどう経由するかわからないが 最終的に元の形に復元される 分解して パケットにナンバリングする 番号順に並べ替えて 再構築する

23 TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol 伝送制御手順 / 網間接続手順 トランスポート層の手順が TCP ネットワーク層の手順が IP この二つを組ませて コンピュータを識別する 一意 のアドレスをつけたものが IP アドレス

24 プロトコルとは Protocol ( プロトコル ) って何? 元は 外交儀礼のこと 初対面の相手どうしでも相手に失礼がないように振る舞う作法 初めて接続するコンピュータどうしでも 会話 が成立する約束事 通信規約 の意味で使われています

25 IP アドレス パソコンをインターネットに接続する際には 必ず IP アドレスを設定する 通常は DHCP (Dynamic Host Configura0on Protocol) で一時的に 自動的に IP アドレスを取得できるような設定で そのまま使うケースが多い 皆さんの PC は ほとんどが DHCP 任せになっています

26 第 5 層 第 7 層 セッション層から上は 通信 というよりも ソフトウェア や アプリケーション の話題になります 教科書 P150 アプリケーション層レベルでのネットワーウ間接続機器は Gateway( ゲートウェイ )

27 ターミナルアダプタ Terminal Adapter (TA) ISDN を利用する際に 家庭から回線接続するためのアダプタとして利用されていた 使われ方は ネットワーク層のルータ ADSL や FTTH の普及で使われなくなったケースが多い

28 WAN Wide Area Network LAN のように 狭い範囲ではなく 広い範囲で接続されたネットワークを指すことば 教科書 P151 世界中の LAN と WAN が接続されたものが TCP/IP のプロトコルで接続されたものがインターネット

29 今日のまとめ ISO の OSI という 標準 がある この Layer 分類に沿って 主に LAN を中心に第 1 層から第 4 層まどを眺めてみた 今回も 大量に新しい言葉が登場したが まず 耳を慣らして 次に意味を覚えるという感じで 雰囲気 をしっかりと感じて下さい 試験では 言葉を問いますが 段階的に覚えていけば良いと思います

30 来週の予告 来週はインターネットについて学びます テーマは IP アドレス TCP/IP メール WEB アクセス ファイル転送などのプロトコル セキュリティ ファイアウォール 暗号化 です