1. 通信プロトコル ( 通信規約 ) とは OSI 参照モデルの同一階層間でのデータのやり取りの仕方を規定したもの ( いわば 装置と装置がしゃべる言語の文法 ) ( 送信側 ) ( 受信側 ) 従わなければならない約束事 従わなければならない約束事 通信プロトコルで規定される項目の例 - 通信の開始はどのようにするか? - 通信中にエラーが発生した場合 どう回復するか? - 通信の終了はどのようにするか? - やり取りするデータの形式はどのようにするか? - 1
2. 通信プロトコルの仕組み 各階層毎に独立なヘッダ情報 (AH PH ) が付加される 各層の送信 - 受信間でその層のヘッダ情報を用いて通信を行う アフ リケーション ヘッタ フ レセ ンテーション ヘッタ セッション ヘッタ 2
3. インターネット標準プロトコル :TCP/IP TCP IP その他インターネットで利用されるプロトコルの総称 4 つの機能階層から成る - アプリケーション層 メール Web 制御など (SMTP HTTP など ) - トランスポート層 端末間送受信制御 (TCP など ) - インターネット層 着端末までの配送制御 (IP など ) - ネットワークインタフェース層 物理層とリンク制御 ( イーサネットなどの LAN 等 ) 注 ) SMTP: Simple Mail Transfer Protocol FTP: File Transfer Protocol TELNET: TELecommunication NETwork SNMP: Simple Network Management Protocol DNS: Domain Name System NNTP: Network News Transfer Protocol POP3: Post Office Protocol 3 HTTP: HyperText Transfer Protocol TCP: Transmission Control Protocol UDP: User Datagram Protocol IP: Internet Protocol RIP: Routing Information Protocol OSPF: Open Shortest Path First PPP: Point-to-Point Protocol FDDI: Fiber Distributed Data Interface OSI 参照モデル 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 物理層 SMTP(25),FTP(20,21), TELNET(23),DNS(53), SNMP(161),NNTP(119), POP3(110),HTTP(80) OSPF ホ ート番号 TCP IP イーサネットトークンリング FDDI UDP RIP PPP ) 通信回線の物理仕様 TCP/IP 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 ネットワークインタフェース層 3
4. アフ リ毎 各層で適切なフ ロトコルが選ばれる ホームページ 電子メール http://seesaawiki.jp/w/jama23/d/osi%b4%f0%cb%dc%bb%b2%be%c8%a5%e2%a5%c7%a5%eb%a4%c8tcp/ip 4
5.Web ページの転送 :HTTP-TCP-IP-Ether Web サーバ Web クライアント http://www.infraexpert.com/study/tcpip.html 5
6. クライアントとサーバ ( アフ リケーション層 ) インターネット上の多くのアフ リケーションは クライアント / サーハ 型の構成をとる クライアントとサーハ は トランスホ ート層以下のフ ロトコルを使用して通信 例 : Web クライアント メールクライアント コンピュータ クライアント サーヒ ス要求 コンピュータ サーハ 例 : Web サーバ メールサーバ サーヒ ス提供 6
7. 転送データの組立て手順 例えば PC など アフ リケーション層 データ TCP: セク メント UDP: ハ ケット TCP ヘッダ 送信元ポート番号宛先ポート番号シーケンス番号応答確認番号 トランスホ ート層 セク メント / ハ ケット ヘッタ 長 リサ ーフ チェックサム コート ヒ ット ウィンドウ 緊急ポインタ オプション インターネット層 テ ータク ラム UDP ヘッダ 送信元ポート番号 宛先ポート番号 ネットワークインターネット層 トレーラ ( 即ち FCS) フレーム イーサネットヘッダ宛先 MACアドレス 送出方向 I P ヘッダ (IPv4) ハ ーシ ョン 生存時間 パケット長 ヘッタ 長 識別子 サーヒ スタイフ フ ロトコル パケット長 フラク チェックサム フラク メントオフセット チェックサム 送信元 MACアドレスハ ケット長 / タイフ 32ヒ ット 送信元 IPアドレス宛先 IPアドレスオプションハ テ ィンク 32 ヒ ット 7
8.MAC アドレスと IP アドレスの関係 MACフレーム 8
9. トランスポート層プロトコル :TCP TCPとはコネクション型の端末間送受信プロトコル 通信の開始 終了処理を行う 特徴 1 高信頼な通信 ( ): 重複 紛失のないデータ送受信 送達確認 再送機能 フロー制御機能( ウィンドウサイズ ) 2データ転送効率はUDPよりも低い ( ): ヘッダ部に多くの制御情報 例えば PC など アフ リケーション層 データ TCP ヘッダ 送信元ポート番号宛先ポート番号シーケンス番号 トランスホ ート層 セク メント 応答確認番号 インターネット層 ハ ケット ヘッタ 長 リサ ーフ チェックサム コート ヒ ット ウィンドウ 緊急ポインタ ネットワークインターネット層 フレーム 送出方向 オプション 32 ヒ ット 9
10. コネクション確立 / 解放とデータ転送例 確立処理 解放処理 データ転送 10
11. フロー制御の例 受信側は 受信バッファ ( メモリ ) の空きの大きさを ウインドウサイズ として送信側へ逐次送っている 送信要求 256B 1536B 受信バッファの空き =>1024B 11
12. データ転送エラー回復の例 データが途中で紛失することによって 送達の確認が一定時間内に とれないと 同一データが再度送信される 12
13. トランスポート層プロトコル :UDP UDP とはコネクションレス型の端末間送受信プロトコル いきなりデータ送受信を行う 特徴 1 信頼性低い ( ) 誤り制御 フロー制御なし ポート振り分けと誤り検出のみ 2 データの送受信は効率的 ( ): ヘッダ部の制御情報少 インターネット電話 (VoIP) などに使用される 例えば PC など アフ リケーション層 データ UDP ヘッダ 送信元ポート番号 宛先ポート番号 トランスホ ート層 セク メント パケット長 チェックサム インターネット層 ハ ケット 32 ヒ ット ネットワークインターネット層 フレーム 送出方向 13
VoIP(Voice over IP) の仕組み 音声情報 音声情報 音声 (64kb/s) AD 変換 圧縮 IP パケット化 音声音声 音声 音声 RTPヘッタ UDPヘッタ IPヘッタ DA 変換 伸長 IP パケット分解 音声 ヘッダ IP 網 RTP:Realtime Transport Protocol IP:Internet Protocol UDP:User Datagram Protocol 14
14. インターネット層プロトコル :IP 機能 1 フラグメンテーション : 上位データの分割 ( 送信時 ) 再組立て ( 受信時 ) 2IP ルーティング : 上位メッセージを IP アドレスに基づき 宛先へ届ける 特徴 1 コネクションレス型サービス : 宛先との間にコネクションを設定せずに送受信 2 送達確認機能 再送機能 共になし 例えば PC など I P ヘッダ (IPv4) アフ リケーション層 データ ハ ーシ ョン ヘッタ 長 サーヒ スタイフ パケット長 トランスホ ート層 セク メント 識別子 フラク フラク メントオフセット インターネット層 テ ータク ラム 生存時間 フ ロトコル チェックサム ネットワークインターネット層 フレーム 送出方向 オプション 送信元 IP アドレス 宛先 IP アドレス ハ テ ィンク 32 ヒ ット 15
15. フラグメンテーション サイズの大きなIPパケットを, 小さなMTU(Maximum Transfer Unit 最大転送単位 ) を持つネットワークに通す場合 IPパケットを分割して ( フラグメント化して ) 中継すること 8 ハ イト http://www.hitachi.co.jp/prod/comp/network/manual/router/gr4k/0900/html/kaisetsu/0081.htm 16
16.IP アドレス (v4) の在庫が枯渇! ( 注 )APNIC:Asia Pacific Network Information Centre ( 注 )IANA:Internet Assigned Numbers Authority H24 情報通信白書 ( 総務省 ) 17
17.IPv6 のヘッダ (4) (8) (20) (16) (8) (8) 送信元 IP アドレス (128) IPv4 の 4 倍に拡大 送信先 IP アドレス (128) ( 注 ) カッコ内の数字はヒ ット数 18
18.IPv4 と IPv6 の特徴比較 http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/column/20071009/284039/ 19