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1 2007 年度講義日程 インターネット工学 (2) 九州産業大学情報科学部下川俊彦 9/19( 水 ) 休講 9/26( 水 ) 第 1 回 10/ 3( 水 ) 第 2 回 10/10( 水 ) 第 3 回 10/17( 水 ) 第 4 回 10/24( 水 ) 第 5 回 10/27( 土 ) 補講第 6, 7 回 10/31( 水 ) 月曜講義日 11/ 7( 水 ) 休講 11/14( 水 ) 第 8 回 11/21( 水 ) 第 9 回 11/28( 水 ) 第 10 回 12/ 5( 水 ) 第 11 回 12/12( 水 ) 第 12 回 12/29( 水 ) 第 13 回 1/ 9( 水 ) 第 14 回 インターネット工学 2 今日の内容 インターネットのしくみ インターネットのしくみ 1. プロトコル体系 2. アドレス体系 3. 情報伝送 4. インターネット技術の開発と標準化 インターネット工学 4 1. プロトコル体系 プロトコル 通信規約 異なるベンダー間での通信 共通のプロトコルの必要性 プロトコル自体の複雑さ 階層化による解決 役割分担 : 階層モデル 発話者意思の伝達意思の言葉への変換言語の伝達空気 受話者 インターネット工学 5 物理的な伝達 インターネット工学 6 1

2 階層モデル 役割分担 : 階層構造 二者間のコミュニケーション 各層ごとに機能が決められている 脳と脳 ( 意思と言語の変換 ) 口 ( 声帯 ) と耳 ( 鼓膜 ) ( 言語と音声の変換 ) 書く手と読む目 ( 言語と文字の変換 ) 各層はその上下の層の協力を得て少しずつ相手にコミュニケーションしたい内容を近づける 脳から声帯 声帯から空気途中 必ず物理的な媒体が介在する 名前 関係 上の層 下の層 どんな層? 意思が伝わっている? 言葉が通じている? 相手に理解できる形式に表現できている? 音や光が届いている? インターネット工学 7 インターネット工学 8 人と人の通信 伝言ゲーム 人物 A 人物 B 人物 A 人物 X 人物 Y 人物 B インターネット工学 9 インターネット工学 10 コンピュータネットワークにおける階層化 : OSI7 層参照モデル TCP/IP の階層化 アプリケーション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 アプリケーション層トランスポート層インターネット層データリンク層 インターネット工学 11 インターネット工学 13 2

3 TCP/IP の階層 TCP/IP と人と人の通信の比較 名前アプリケーション層 関係 上の層 どんな層? 応用ソフトの機能の実現 TCP/IP アプリケーション層 関係 上の層 人と人意思層 トランスポート層 プロセス間の通信 トランスポート層 インターネット層データリンク層 エンドノード間の通信 直接つながってる相手との通信 インターネット層データリンク層 言葉層表現層 下の層 信号の伝達 下の層 インターネット工学 14 インターネット工学 15 インターネットでの通信例 ブラウザアプリケーション層 Web サーバアプリケーション層 バケツリレーモデル バケツリレー 目的 バケツに汲んだ水を火のあるところへ 空になったバケツを水のあるところへ 動作 バケツを隣の人に渡す トランスポート層インターネット層データリンク層 ホスト A トランスポート層インターネット層データリンク層 ホスト B インターネット工学 16 インターネット工学 17 ホスト間でのバケツリレー TCP/IP の階層 ブラウザトランスポート層インターネット層データリンク層 ホスト A アプリケーション層 トランスポート層インターネット層データリンク層 アプリケーション層 トランスポート層インターネット層データリンク層 WWW サーバ トランスポート層 インターネット層 データリンク層 ホスト B アプリケーション層 各種アプリケーションを収容 Everything over IP トランスポート層 エンド-エンド間での接続性確保 インターネット層 パケット分割 再組み立て アドレス制御 物理 / データリンク層 物理ネットワークに対する伝送制御 IP over Everything インターネット工学 18 インターネット工学 19 3

4 2. アドレス体系 インターネットで利用されている多様なアドレス ffe:8140:300:2:290:6900:2bc2:941f c 電子メールアドレス アプリケーション層で使われているアドレスの一つ 電子メールで利用 ドメイン名 ユーザ名 : ドメイン上のユーザ名 ドメイン名 : インターネット上のドメイン名 例 :toshi@is.kyusan-u.ac.jp is.kyusan-u.ac.jp というドメイン上の toshi というユーザのメールアドレス インターネット工学 20 インターネット工学 21 URI (Uniform Resource Identifier) URI (Uniform Resource Identifier) アプリケーション層で用いられるアドレスの一つ WWW で利用 http プロトコルでアクセス というホストにある /kaishi0302/index.html というファイル ftp://ftp.t.ring.gr.jp/index.html.ja ftp プロトコルでアクセス ftp.t.ring.gr.jp というホストにある index.html.ja というファイル インターネット工学 22 URI の書式の基本 <scheme>://<user>:<passwd>@<host>:<port>/<path> scheme は通信プロトコル : HTTP, HTTPS, FTP, user, passwd は省略されることが多い host はサーバのホスト名 ( ドメイン名 ) port はポート番号 ( 後述 ) path は サーバ上のファイル名 ファイル名が省略された場合はサーバ側で補われる : index.html や default.htm などなど インターネット工学 23 ドメイン名 ドメイン名 ( 続き ) 人に分かりやすいようにつけた意味のある名前 意味のある名前 ( ホスト名 ) を用いる 世界中でユニークな名前を生成するためにドメインを使用 ドメインを省略せずに書いたホスト名が FQDN: Fully Qualified Domain Name 例 : 情報科学部の web サーバの FQDN は インターネット工学 24 gtld:global Top Level Domain 世界中の組織が利用可能 トップレベルドメイン第 2レベルドメイン asahi cctld:country Code Top Level Domain 各国で管理されている com org net info int gov mlb ac インターネット工学 25 jp kr uk ne go co or fukuoka tokyo 第 3レベルドメイン www kyusan-u seinan u-tokyo ntt toyota 第 4レベルドメイン www is ip 第 5レベルドメイン www lr このホストのFQDNは 各レベルのドメインを. ( ドット ) でつなげて表記する asahi 4

5 ポート番号 トランスポート層 (TCP, UDP) が用いるアドレス ホスト内でのアプリケーションを識別する 例 : 80: http 25: smtp 20, 21: ftp IP アドレス インターネット層 ( ネットワーク層 ) で用いられるアドレス 固定長 (IPv4: 32bit, IPv6: 128bit) で 計算機が取り扱いやすい 例 (IPv4): IPv4 では 8bit 毎に分け. で区切って表記 例 : IPv6 では 16bit 毎に分け : で区切って表記 例 :3ffe:8140:300:2:290:6900:2bc2:941f インターネット工学 26 インターネット工学 27 IP アドレス ( 続き ) DNS 元々は 世界中でユニーク (unique) プライベート IP アドレスは 組織内でユニーク IP アドレスの枯渇対策 IPv4 アドレスは約 50 億個しかない 世界の人口は 60 億以上 NAT (Network Address Translator) により 組織外と通信 End-to-End? FQDN から IP アドレスへの変換を行う ルート DNS サーバを根とする木構造 インターネット工学 28 インターネット工学 29 データリンクアドレス 物理ネットワーク毎に異なる イーサネット PPP ATM イーサネットで使われているのが MAC アドレス 例 : c IPv4 アドレスから MAC アドレスへの変換 ARP (Address Resolution Protocol) を使う Web を見る GET /index.html 送りたいデータ IP 宛先層で決まった次に渡すべきホスト IPアドレスと送り元アドレスから自分宛てでないと判断する IPアドレスなどをヘッダに書き込む (nexthop) の物理アドレス IP と自分の物理アドレスと上位のプロトコルをヘッダに書き込む 受け取ったパケットのヘッダをのぞき 自分宛てか確認ヘッダの宛先アドレスが自分であることを知る ヘッダに宛先ポート番号 送り元ポート番号などを書いてルーティングテーブルから最終的な宛先ブラウザが相手のアドレスとポートを指定しデータを IP アドレスへは IP ヘッダから上位層をヘッダに書いてある上位層を調べ 80 TCP番のポートにヘッダに書いある宛先ポート番号が bindされたhttpサーバーがトレーラーを付けるネットワークインターフェースもある 付け どの直接繋がったホストへ渡せばよいか判断してその TCP 層に渡す IP 層へ渡す物理的に伝達される IP と判断し ヘッダを取り除いて TCP 層であると知る 80TCP であることを層から IP 層へ TCP データを受け取る 知る 物理的に伝達されるそのパケットを物理メディアに流す渡す層へ渡す 80 番にbindされているプロセスに渡すインターフェースのネットワークインターフェース層へ渡す アプリケーション層 data アプリケーション層 アプリケーション層 アプリケーション層 data トランスポート層 data トランスポート層 トランスポート層 トランスポート層 data インターネット層 data インターネット層 data データリンク層 data データリンク層 data data インターネット層 data データリンク層 data data インターネット層 data データリンク層 data data data data インターネット工学 30 インターネット工学 31 5

6 3. 情報伝送の仕組み 経路制御 インターネットの基本的な構造 ネットワークとネットワークがルータで接続されている 各ルータはパケット毎に適切な隣接ルータを決定する 経路制御 ( ルーティング ) R1 R2 R3 R4 R5 R7 R6 R8 R9 Webサーバ インターネット工学 32 インターネット工学 インターネット技術の開発と標準化 IETF ISOC の下に IAB (Internet Architecture Board) インターネット全体の方向性やアーキテクチャの議論 IAB の下に IRTF, IETF, ISTF (Internet {Research, Engineering, Societal} Task Force) 技術標準化に責任 IESG (Internet Engineering Steering Group) の下のワーキンググループが作業 参加資格はなし 年 3 回の会合とメイリングリストで議論 We reject kings, presidents and voting, we believe in rough consensus and running code by David Clark インターネット工学 34 インターネット工学 35 標準化 I-D, RFC の入手先 アイデアをインターネットドラフト (I-D) として発行 I-D の有効期限は 6 ヶ月 IESG が承認すると 標準化開始 RFC (Request For Comments) を発行 Proposed Standard Draft Standard Standard Informational RFC, Experimental RFC, Historical RFC などもある インターネット工学 36 インターネット工学 37 6

7 今日のまとめ インターネットの仕組み 1. プロトコル体系 2. アドレス体系 3. 情報伝送 4. インターネット技術の開発と標準化 インターネット工学 38 7