Microsoft PowerPoint - network2

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1 第 2 章 ネットワークの機能と形態

2 サーバ クライアント型ネットワークとピア ツー ピアネットワークの通信形態 2 サーバ 要求応答ネットワーク (a) サーバ クライアント型ネットワークピア クライアント 要求 応答 ネットワーク ピア (a) ピア ツー ピアネットワーク ピア 図 2.1

3 サーバ クライアント型ネットワークとピア ツー ピアネットワークの基本構成 3 タイプ サーバクライアント型 ハイブリッド P2P 型 ピュア P2P 型 接続構成 構成要素 クライアントセンターサーバ ピアホストセンターサーバ ピアホスト ファイル探索 検索 センターサーバ センターサーバ ピアホスト ストレージ センターサーバ ピアホスト ピアホスト 例 SETI@home Napster WinMX CoopNet* *Cooperative Networking Gnutella, Freepoint, Winny 表 2.1

4 回線設定フェーズと通信フェーズのプロトコルの働き 4 アプリケーションプレゼンテーションセッショントランスポートネットワークデータリンク物理 端末 ( エンドホスト ) 交換機 ( 中間ノード ) 端末 ( エンドホスト ) (a) 呼設定 解放フェーズ アプリケーションプレゼンテーションセッショントランスポートネットワークデータリンク物理 端末 ( エンドホスト ) プロトコルプロトコルプロトコル プロトコルプロトコルプロトコル ネットワークデータリンク物理 プロトコルプロトコルプロトコルプロトコル ネットワークデータリンク物理交換機 ( 中間ノード ) プロトコルプロトコルプロトコル プロトコルプロトコルプロトコル アプリケーションプレゼンテーションセッショントランスポートネットワークデータリンク物理 アプリケーションプレゼンテーションセッショントランスポートネットワークデータリンク物理 端末 ( エンドホスト ) (b) 通話 ユーザ情報転送フェーズ図 2.2

5 間の流回線交換呼接続手順 5 発電話端末 (A) 交換機 交換機 着電話端末 (B) 発呼 ( オフフック ) ダイヤル 起動信号 起動完了信号 コネクション設定フェーズ 選択信号 呼び出し音 呼出信号 応答信号 応答 ユーザデータ転送 ( 通話 ) れ発信音 通話 フェーズ時終話信号復旧 ( オンフック ) 切断信号 復旧完了信号 復旧 ( オンフック ) コネクション解放フェーズ 図 2.3

6 CAパケットの流れX.25 パケット交換呼接続手順 6 発信端末 (A) パケット交換機 パケット交換機 着信端末 (B) CR パケット ( 発呼要求 ) CR パケット ( 発呼要求 ) CN パケット ( 着呼 ) 仮想回線設定フェーズ CC パケット ( 接続完了 ) CC パケット ( 接続完了 ) ( 受信可 ) 呼出信号 データパケット転送 間データ転送フェーズ時CQパケット ( 復旧要求 ) CQパケット CFパケット ( 復旧要求 ) CIパケット ( 接続完了 ) CFパケット ( 接続完了 ) ( 切断指示 ) CFパケット ( 接続完了 ) 仮想回線解放フェーズ ( 注 ) パケットだからって コネクションレスではない 図 2.4

7 コネクションオリエンテッド 7 ATM パケット ( セル ) だがコネクションオリエンテッド 特徴 1 2 固定長パケットバーチャルサーキット

8 ハードウェアスイッチングと固定長セル (1) 8 53byte 5byte ペイロード ( ユーザー情報 ) #4 #9 #2 #2 #9に変更ポートAに送出ポートA すべてハードウェア #16 #2 をつける #2 #9 #4 #16 ( ラベルリレー )= 仮想回線

9 ATM-UNI セル構造 9 フロー制御 (generic flow control) マルチポイントアクセス制御 1 2 ビット GFC VPI VPI VCI ペイロード種別 (payload type) ユーザ情報用 /OAM 用の区別網内輻輳の有無の表示 ATM レイヤユーザ間表示など 3 VCI 仮想パス識別子 (Virtual path identifier) 4 5 VCI PT CLP HEC セル損失優先度 (cell loss priority) 損失に関するセルの優先度表示など 仮想チャネル識別子 (Virtual channel identifier) 6 ユーザ情報 (48 8 ビット ) ヘッダ誤り制御 (header error control) ヘッダの誤り検出 / 訂正符号 セル同期 53 オクテット

10 ハードウェアスイッチングと固定長セル (2) 10 オーバーヘッド少 オーバーヘッド大 セル化遅延 ペイロードをいっぱいにする時間 tsec

11 コネクション型ネットワークとコネクションレス型ネットワーク 11 交換モード 回線交換 セル交換 蓄積交換 パケット交換 回線保留単位 呼 セル X.25 パケット データグラム 即時 / 待時 即時 待時 待時 待時 転送遅延 最小 小 大 小 回線使用効率 小 大 大 大 データ形式 NA 要 要 要 誤り制御 なし なし あり あり データ長 NA 固定長 可変長 可変長 回線 / チャネル 回線 仮想チャネル 仮想回線 なし コネクション型 / コネクションレス型 コネクション型 コネクションレス型 表 2.2

12 データグラムと仮想回線 12 ( コネクションレス ) データグラム形式 (Datagram) あいている前方ノードを選択 ( コネクションオリエンテッド ) 仮想回線形式 VC (Virtual Circuit) あらかじめ経路を予約する 図 2.5 VC

13 コネクションオリエンテッドの大きな特徴 -QoS 保証と呼受付け - 13 QoS(Quality of Aervice : サービス品質 ) コネクションオリエンテッドの大きな特徴 CAC(Call Admission Control) 品質が悪ければ もしくは 混雑していたら 受付不可 (Reject)

14 話は変わって インターネットプロトコルを少し学習 14 1 インターネットは 代表的コネクションレス通信 2 何故広くひろまったか? 3 何が大きな特徴かを理解しよう

15 インターネットの 1 つの工夫 15 コネクション 第 3 層ネットワーク層の概念 正しく送れているか? 廃棄 TCP: Transmission Control Protocol UDP: User Data Protocol スチューピッドネットワーク光ファイバはエラーがない 第 3 層まででコネクションを確立 つまり エンドエンドで再送とかする

16 16 Connection-oriented 方式 Connection-less 方式 通信のはじめにコネクション 送信すべき情報があると が確保できるかどうかチェック コネクションを確保せず ( 受付制御 ) そのまま送信する 確保できるとコネクションを占有 コネクション多くのユーザで 送信が終了するとコネクション 共有する を開放 例 : インターネット 例 : 電話ネットワーク 特徴 特徴 衝突が発生し品質保証が 品質保証が行いやすい 困難 ベストエフォート 使用効率は低い 使用効率は高い 短いパケットには非効率 短いパケットに適する リアルタイムメディアに最適 リアルタイムメディアには不適 青山友紀

17 インターネットの基本原理 17 Packet-based Network 善意で均一なユーザコミューニティ End-to-end Argument Intelligent Terminal + Stupid Network Connection-less IP Network Best Effort Networking Congestion Avoidance TCP による品質確保と輻輳制御 Open Interface & Transparency ユーザは自由に PC にソフトをインストールすれば新しいサービスが利用できる Global Connectivity Global Unique IP Address Standardization Rough Concensuss + Running Code Aoyama

18 IP Protocol 18 スリムなウエスト Narrow Waist Applications Access Technologies Applications Web Video/Audio TCP/IP Access Technologies Ethernet (LAN) Wireless (LMDS, WLAN, Cellular) Cable ADSL Satellite

19 TCP による確認型転送 19 送信側 ネットワーク 受信側 ACK がなく タイムアウトで 再送 誤り 時間 PKT: パケット ACK: 確認信号 NAK: 非確認信号 SN:sequence number 図 2.6

20 TCP のウインドウ制御 20 送信側 ネットワーク 受信側 ウインドウサイズ =3 誤り 時間 PKT: パケット ACK: 確認信号 NAK: 非確認信号 SN:sequence number 図 2.7

21 インターネットはなぜ成功したか? 21 誰もが自由に LAN を構築し TCP/IP でつなげば接続可能 ( アドレス取得は必要 ) ネットワークシステムの経済性例 : 交換機 > ルータ 透明性 オープン性ユーザは自由に新しいサービスソフトを開発し PC に搭載すれば利用が可能 透明性 オープン性 セキュリティ

22 教科書の残りを説明しておきます ネットワークのトポロジー 論理構成

23 ネットワークトポロジー 23 (1) スター型 (4) バス型 (5) リング型 (6) ツリー型 (3) ダブルスター型 (2) メッシュ型 (7) パッシブスター型 (8) パッシブダブルスター型 図 2.8

24 2.5 メディア共有型トポロジー 24 モティベーション : 光ファイバーを共有することによるコストダウン FTTH:Fiber-to-the-Home 光加入フレッツ光 PON:Passive Optical Network ユーザー 電話局 OLT 光ファイバ カップラー ( 光を分ける ) (32) ONU 20km

25 リング型物理トポロジーネットワーク上 のスター型論理トポロジー 25 A A A E B E B E B D C D C D C (a) 物理ネットワークのトポロジー (b) 伝送リンクの使用パス (c) 論理パスに着目したトポロジー 図 2.9

26 物理ネットワークと論理ネットワーク 26 回線ネットワーク ( 論理ネットワーク ) 加入者交換機回線 (64kbps) パスネットワーク 多重化装置クロスコネクトパス ( 回線束 1.5Mbps 等 ) 伝送媒体ネットワーク 多重化装置大容量伝送システム中小容量伝送システム 図 2.10