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みさえみしま
6 years ago
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1 I226 計算機ネットワーク特論第 1 回本の内容 2/29 講義計画シラバスシラバスの針評価法ネットワークとはトポロジ交換式コネクションネットワークアーキテクチャプロトコルスタック OSI 参照モデル各層の役割実的 5 層プロトコルスタックモデル

2 講義計画 3/29 全体の構成総論 1 プロトコルスタック 2, 3, 4, 5, 6, 7 相互接続トラヒック 8, 9, 10 ネットワーク機器設計運 11, 12, 13 最新動向 14 関連講議 I224 システムソフトウェア特論 I428 ネットワークソフトウェア特論 I450 ネットワーク設計演習 (I226 必修 ) 来年度シラバス改定で幅変更予定シラバス講義法 4/29 基幹講議として全体像把握必須概念習得が的プロトコルスタックの概念を習得設計およびハード寄りの話題も若試験とレポートによる評価 quizでチェック遠隔センタコンテンツで復習に講義資料教科書参考書タネンバウム第四版訳本を教科書に指定できれば原書を参照するのがよい教科書に沿った講義ではないが良い本なのでするのはお勧め第三版のATM 第版のOSI 詳細や待ち列理論のサマリといった過去の版にしかない内容も坂修, " 情報ネットワークの基礎 ", 数理学社 ( 発売 : サイエンス社 ), 2,300 円学部なので個々のトピックの掘り下げは浅いが待ち列理論への及もあり下位層中に全体の構成がよくできている江崎浩, " ネットワーク学インターネットとディジタル技術の基礎 ", 数理学社, 2,415 円最新の学部向け教科書でインターネット時代の教科書としてふさわしい新しい構成浅野理森, " まるごと図解最新 TCP/IPがわかる ", 技術評論社, 1,980 円副読本全くIPネットワークの概念を持っていない場合には最初に読するとよい

3 ネットワークとは 5/29 [ applecart ] % jncd 研究社英和(E) network 網状に接続された何か net work [n'etw`a:k -w` :k] 物流間関係 2a 網状組織 ; 連絡網 : * a of railroads 鉄道網 * an intelligence 情報網 * a defense 防衛網ここで扱うのは通信ネット old-boy network. b ラジオテレビ放送網, ネットワーク : * TV s テレビ放送網. ワークの中の計算機ネット 3 [C] 電回路網. ワーク基本形は対の接続全ての通信相と総当たりで接続されるのが究極形態どのような形の通信も可能としつつコストを節減するための技術が必要名 1 [U][ 製品として個々にいう時には [C]] 網細, 網織物. 通信の形態 6/29 ユニキャスト unicast 対特定の相に伝送マルチキャスト multicast 特定のグループのメンバ全てに伝送ブロードキャスト broadcast 放送届く範囲全てに伝送エニーキャスト anycast 特定のグループのメンバのうちどれかに伝送単向 (simplex) 向にのみデータが伝送半重 (half-duplex) 双向にデータ伝送可能であるが同時には向のみ全重 (full-duplex) 双向に同時データ伝送が可能

4 交換 (switching) 7/29 全通信形態を全通信相の組み合わせだけ意するのは不可能任意の通信相との接続を可能にするしくみが交換結局のところは資源の共有 (= 完全には持たない ) これが電話会社が成りつ原理 2 つの交換法回線交換パケット交換回線交換とパケット交換 8/29 回線交換事前に通信経路をセットアップ ( シグナリング ) して ( 仮想 ) 回線を確保あたかも物理的な線を独占しているかのような使い勝実際に使っていなくても資源は占有パケット交換情報をパケット ( 包 ) に分割して各々に宛先情報をつけて送り中間の中継地点ではそのときの状況に応じて適中継地点切なに送る個々のパケットごとに通ってきた経路が異なったり到着する順序がれ替わる可能性がある必要な情報だけを送ることになる

5 コネクションオリエンテッドとコネクションレス 9/29 " 交換 " よりも次概念で使う語 Fig コネクションオリエンテッド情報を連の流れ ( フロー ) として捉える c.f. 間の会話でも途中で会話が途切れるというのと話が終わるということは異なるこの話が続いているというのが流れ何らかの意味での仮想回線を意する回線交換で実現すると容易コネクションレスパケットあるいはメッセージはあくまでも単体ごとに扱う事前のセットアップや仮想回線を実現する間を回避パケット交換で実現すると容易コンピュータネットワークの特徴 10/29 ブロードキャストを活分宛以外は聞かなかったふりというやりを多コンピュータ ( プログラム ) は爆発的に喋る従ってパケット交換に適する然界の情報源は通常時間的な流れつながりを持っていて回線交換に適するコンピュータは分の部を他と共有したりする独した単体同のコミュニケーションとして捉えられない部分がある

6 代表的なトポロジ 11/29 基本形は対の接続複数の相と総当たりで対接続されるのが究極形態共通の線で複数の相に渡すことも可能識別アドレシングメディア ( 媒体 ) アクセスコントロール論理的トポロジと物理的トポロジは致しない LAN における主要なトポロジバスリングスターツリーバス 12/29 物理的な共有媒体 ( バス ) にノードを接続元々の Ethernet (10Base5, 10Base2) 無線バスを適切に利するための取り決めが必要バスに問題がじると全体に被害が及ぶノードの付け外しの際にバスに悪影響を及ぼさないようにせねばならない回線容量を分け合うことになる Fig. 1-7, 1-34

7 リング 13/29 隣のノードとの接続を順次繰り返して輪をつくる TokenRing, FDDI, SONET ring リングを適切に利するための取り決めが必要ケ所でも切れるとリングが成りたなくなり被害が全体に及ぶノードの付け外しの際にはリングが切れる回線容量を分け合うことになる Fig. 1-7 スター 14/29 集線装置 ( ハブ ) にノードを接続 Ethernet (10BaseT), FastEthernet, ATM ハブが通信式を決めるハブが壊れると全体に被害が及ぶが線が切れても該当するノードだけの問題で済むノードの付け外しはハブの許す限り由回線容量がどうなるかは集線装置次第

8 ツリー 15/29 集線装置 ( ハブ, コンセントレータ ) にノードを接続しハブを上位のハブに接続スター同の接続と考えることも可能だが上下関係がある FDDI, CDDI スターと類似した性質だが枝単位で運命共同コンピュータに関連した各種のネットワーク 16/29 各種ネットワーク (Fig. 1-6) WAN (Wide Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) LAN (Local Area Network) SAN (Storage Area Network) DAN (Desk Area Network) PAN (Personal Area Network) I/O channel Processor interconnect 分類距離規模技術運

9 ネットワークアーキテクチャ 17/29 複数のコンピュータによる効率的効果的な分散処理を可能とするためのハードウェアソフトウェアの設計体系 1970 年代にきく進展 60 年代後半からオンラインシステムの実現 1971 年の第次回線開放 ( 電話線専線複数企業利 ) オイルショックによるコンピュータ導推進各ベンダ独のアーキテクチャから国際標準へ OSI (Open Systems Inter-connection) 1978 年から国際標準化機構 ISO による標準化 OSI 18/29 参照モデルとプロトコル現在では専ら参照モデル ( 後出 ) として利 OSIプロトコルつのプロトコルスイート MAP(Manufacturing Automation Protocol) TOP(Technical and Office Protocol) ネットワーク層プロトコルとしてCLNP(Connectionless Network Protocol = ISO IP) ルーティングプロトコルも独 (ES-IS) ISO Presentation, ISO Session, ISO Transport(TP4) Transportについてはネットワーク層の種類に応じて0-4 の五種類

10 ネットワークアーキテクチャ参照モデルの主要素 19/29 仮想化階層化サービスある層が分の上の層に対して提供するプリミティブ ( 基本操作 ) の集合どのようなプリミティブがあるかはすがどう実現されているかは規定しない上下 2つの層はインタフェースを挟んで上がサービス利者下がサービス提供者インタフェースつ上位の層がその層を (SAP : Service Access Point) を通じてアクセスする法を定義したものプロトコル同位エンティティによってやりとりれる情報の意味に関する取り決めあるエンティティはプロトコルを利してサービス定義を実現するエンティティはサービスを変えなければプロトコルは由に変えることができる Fig OSI サービスプリミティブ 20/29 OSI モデルにおけるサービスの提供法 4 種類に分類されるサービスを明確に整理する上で様々なネットワークにおいて有効 1. 要求 (request) 2. 指 (indication) 3. 応答 (response) 4. 確認 (confirm) host A host B 3

11 プロトコルスタック 21/29 物理媒体からプログラムの間の連の処理を分割カプセル化 Fig. 1-15, 1-14 送信側上位から下位受信側下位から上位中継点では下位の必要な部分のみを解釈分割は分け過ぎず詰め込み過ぎずが肝要実際のところはシステムに依存して最適な形態が存在各種のスタックモデル OSI は 7 層 TCP/IP ではもともと 4 層 ATM など ISDN 系はまた異なったモデルインターネットを扱う上では 5 層くらいが適当 OSI モデル 22/29 Fig アプリケーションプレゼンテーションデータの表現形式エンコード式変換暗号化セッションアプリケーション同の会話制御コネクション ( レス / オリエンテッド ) とは違う概念トランスポートネットワークデータリンク物理

12 5 層モデル 23/29 Fig アプリケーションユーザーの仕事トランスポートフロー制御アプリケーションプロセスの識別ネットワークインターネット中での配送データリンク直接つながった相への配送物理ビットを実際に送る TCP/IP 24/29 Fig. 1-21, 1-22 アプリケーショントランスポートネットワーク物理 (host to network)

13 5 層モデルの特徴 25/29 OSI から下の部分 TCP/IP から上の部分現実にインターネットを考える上でよく適合 OSI 各層の性格上トランスポートまでの下位層はネットワークの仕事セッションから上はアプリケーションサポートモデルとしての考えはOSI 実装的にはTCP/IP でどちらにもぴったりしないこともあくまでもデファクトスタンダード的なモデルプロトコルスタックの実例 26/29 TCP/IP AppleTalk Novell NetWare DECnet SNA XNS X.25 OSI

14 層構造の特徴 27/29 どの層で機能を実現するかの任意性コネクション誤り訂正フロー制御 2 層と4 層重複しても無駄ではあるが通信は可能つの層の上に異なる層が同時に載る IPの上にTCPとUDP Ethernet の上に IP と AppleTalk 下位プロトコルを上位のお荷物とすることも可能トンネリング VPN い通信品質い性能の実現には層構造体が邪魔になることも郵便配達とのアナロジー 28/29 個 - [ 紙 - 封筒 ] - ポスト - 集配 - - 地局 - トラック - 中央局 - トラック - 地局 - - 集配 - ( ビル ) - 郵便受け - [ 仕分け - 封筒 - 紙 ] - 個プログラム - プロトコルスタック - 出バッファ - ケーブル - - ルーター - ケーブル - バックボーンルーター - ケーブル - ルーター - - ケーブル - ( 計算機 ) - バッファ - プロトコルスタック - プログラム

15 次回予告 29/29 物理層物理媒体

スライド 1

スライド 1 1 コンピュータの運用形態の移り変わりバッチ処理 TSS 処理 1 コンピュータ分散処理インターネット処理 3 4 ネットワーク処理 2 リング型ネットワークを構成する各種機器バス型スター型 3 LAN 構築に必要な基本パーツネットワーク OS はネットワークで接続されたコンピュータ同士の情報交換などを可能としますコンピュータを LAN に接続するためには LAN カード / ボードが必須です