1 2012 年度春学期 情報基礎第 5 回 ICT Foundation ネットワーク入門 Copyright 2010, IT Gatekeeper Project Ohiwa Lab. All rights reserved.
2 第 5 回の目次 回線交換とパケット交換 プロトコル DNSとURL 経路制御 ( 授業内 ) 演習
3 ICT Foundation 回線交換とパケット交換 Copyright 2010, IT Gatekeeper Project Ohiwa Lab. All rights reserved.
4 回線交換方式 相手と自分の間に専用のパイプ 1 つの通信につき 1 回線を占有 電話は 回線交換方式 通話中の相手には電話できない 1 本の回線で 2 つの通信はできない 交換機
5 パケット交換方式 データをパケットに小分けして送る 皆でやり取りできるデータの合計 : 帯域 帯域に空きがあれば 1 回線で複数の通信が可能 インターネットはパケット交換方式 帯域幅 : 帯域の太さ
6 パケットとは ネットワークを流れるデータの単位 英単語で小包 (packet) のこと ヘッダ : 情報を付与 : 送信元 宛先 中身 ( データ ) その他 付随する情報 小包をイメージ : 荷物 ( 本体 ) + 伝票 ( 付与情報 ) 付与情報 データ本体
7 宅配便とパケット交換 荷物 ( データ ) を適当な量に分割して箱詰め 送り状 ( ヘッダ ) の記入 貼付 送信 : 他の人の荷物と一緒にやりとり 宅配便のトラック : 1 人の荷物だけを運ぶわけではない データ パケットに分割 ヘッダを付与する ヘッダ ヘッダ ヘッダ
8 パケットに小分けする理由 1 つの回線で複数の通信 大きいパケットは ほかのパケットに邪魔 トラブル時の保険 トラブルが起こると再送 宅配便で言う 再配達 大きいパケットを再送するのは大変
インターネット (IP) と パケット交換 9 インターネットはパケット交換方式 メリット : 各コンピュータ間の通信の為に 専用のパイプを用意する必要は無い : 効率が良い デメリット : 混雑時 : 転送効率の低下 パケット消失の恐れ 帯域が公平に使われる訳ではない 特定のユーザが沢山のパケットを送信した場合 など
10 ICT Foundation プロトコル Copyright 2010, IT Gatekeeper Project Ohiwa Lab. All rights reserved.
11 プロトコル プロトコル : 通信上の規約 インターネットには たくさんのコンピュータが世界中から接続 共通したルールがないと 互いに通信できない
12 TCP/IP インターネットで標準的なプロトコル TCP と IP を組み合わせたもの IP (Internet Protocol) IP アドレスを基にパケットを転送する 住所などの基本情報 宅配便業者とは関係なく存在する TCP (Transmission Control Protocol) データの完全性 到達性を保証する 宅配便が確実に届くようにする 不在通知や再配送など 宅配便業者のサービス
13 IP アドレス ネットワークに接続する全てのコンピュータや機器は IP アドレスを持つ ネットワーク上の 住所 : パケットの宛先 送信元 IP Version 4 (IPv4) と IP Version 6 (IPv6) 現在最も広く使われているのは IPv4 32 ビットの情報量を持つ 将来的には IPv6 IPv4 アドレスの4 倍の情報量を持つ (128ビット) IPv4 では IPアドレスの数が足りなくなりつつある IPv4 アドレスの数 : 2 32 個 = 約 42 億 = 地球人口より少ない IPv6 アドレスの数 : 2 128 個 = 地球人口よりはるかに多い
14 IPv4 アドレス 32ビットの情報量 8ビットずつ10 進数で表記 範囲 : 0.0.0.0 ~ 255.255.255.255 ネットワーク部とホスト部 ネットワーク部 : ネットワークを識別 ホスト部 : ネットワーク中のホストを識別 例 : ccx01.sfc.keio.ac.jp の場合 : 1 3 3. 2 7. 5. 1 4 10000101 00011011 00000101 00001110
15 IP アドレスの調べ方 ターミナル上で : Windows ipconfig Mac, Unix ifconfig
ネットワークを使った 16 アプリケーション さまざまなアプリケーションがネットワークを利用する Web メール メッセンジャ ファイル送受信 リモートログイン 音楽 映像配信
17 様々なプロトコル TCP/IP など 接続用 プロトコルのほかに それぞれのアプリケーション用のプロトコルがある HyperText Transfer Protocol (HTTP) WebサーバとWebブラウザ間で通信を行う際の規約 Webブラウザの要求に対し 例えば以下のようなレスポンスコードを返す 200 OK( 要求されたファイルがサーバ上にある ) 401 Unauthorized( リクエストに認証が必要 ) 404 Not Found( 要求されたファイルがない ) Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) 電子メールを送信 転送する際に用いられるプロトコル Post Office Protocol (POP) メール受信用プロトコル : サーバ上に保存されているメールをクライアントにダウンロードして管理 操作する Internet Message Access Protocol (IMAP) メール受信用プロトコル : メールをサーバ上に保存したまま管理 操作
18 ICT Foundation DNS と URL Copyright 2010, IT Gatekeeper Project Ohiwa Lab. All rights reserved.
19 Domain Name System (DNS) 数字の列を覚えるのは大変 133.27.5.14 ドメイン名 : 人間が覚えやすい文字列 ccx01. sfc. keio. ac. jp ホスト名組織名組織属性国コード 但し 米国のドメイン名には国コードが無いことが多い DNS: IP アドレスとホスト名を対応させる ブラウザに URL を入力すると DNS へ問い合わせ
演習 ドメイン名と IP アドレスを調べる (1/2) 20 ドメイン名 IP アドレスの変換 : nslookup [ ドメイン名または IP アドレス ] 試しに 自分が知っている Web サイトのドメイン名を IP アドレスに変換したり その逆を検索してみましょう
演習 ドメイン名と IP アドレスを調べる (2/2) 21 ドメイン名 IP アドレス : nslookup [ ドメイン名 ] IP アドレス ドメイン名 : nslookup [IP アドレス ]
URL (Uniform Resource Locator) 22 ネットワーク上に存在する情報の場所は全て URL によって表される URL は次の 3 つの要素から構成される 情報を取得する際の通信規約 ( プロトコル ) 情報を提供するサーバの名称 ( ドメイン名や IP アドレス ) サーバ内での情報の位置 ( パス名 ) http://www.sfc.keio.ac.jp/index.html プロトコルドメイン名パス名
演習 IP アドレスで Web にアクセスしてみよう 23 nslookup コマンドで www.sfc.keio.ac.jp の IP アドレスを調べてみよう IP アドレスが分かったら Web ブラウザに IP アドレスを使った URL を打ちこんでアクセス
24 ICT Foundation 経路制御 Copyright 2010, IT Gatekeeper Project Ohiwa Lab. All rights reserved.
25 宅配便における経路制御 パケットは宛先 IPアドレスを基に配送される それぞれの ルータ ( 中継機器 ) は 受け取ったパケットをまた次の適切な方向へと送信 配送センターでの行き先変更 大阪行き 京都行 名古屋行 大阪行き 大阪配送センター 大阪行 大阪行き 京都配送センター 名古屋配送センター : 荷物の行き先 : 車の行き先 : 配送センター
26 IP アドレスと経路制御 各ルータは経路制御表を見て次の中継機器へとパケットを転送する 宛先 転送方向 パケット RouterA HostA 192.168.1.15 RouterC 192.168.0.3 RouterC HostA 192.168.1.1 その他 192.168.0.2 192.168.1.15 192.168.0.1 192.168.0.2 192.168.0.3 宛先 転送方向 HostB 192.168.2.12 RouterC 192.168.0.3 192.168.2.1 RouterB 192.168.2.12 HostB その他 192.168.0.1
27 ICT Foundation 今日のまとめ Copyright 2010, IT Gatekeeper Project Ohiwa Lab. All rights reserved.
28 今日のまとめ (1/2) パケット ネットワーク上で送受信されるデータの単位 データに ヘッダ 情報を付加して送信 TCP/IP インターネットのプロトコル ( 利用規約 ) の一つ IP アドレス コンピュータのネットワーク上の住所 ネットワーク部とホスト部がある
29 今日のまとめ (2/2) DNS 文字列の名前 数字の IP アドレス相互変換 URL ネットワーク上に存在する情報の場所 プロトコル アドレス パス名から構成 経路制御 中継機器は 経路制御表の情報に従ってパケットを転送
30 ICT Foundation ( 授業内 ) 演習 Copyright 2010, IT Gatekeeper Project Ohiwa Lab. All rights reserved.
演習 ネットワークの動作を実践してみよう 31 この演習では ネットワークの動作を皆さんに実践してみてもらいます グループのメンバそれぞれが1つのネットワーク上にあるコンピュータ ルータの役割を演じて 自分以外のネットワーク ( 他のグループ ) にパケットが届くように努力してください 配布物 : ワークシート 1 枚
演習 32 1.IP アドレスの割り振り グループのメンバーに それぞれ IP アドレスを割り振って下さい 192.168.?.*? には グループの番号を使ってください * には 1-4 の番号が使えます 例 : 192.168.0.1 グループが 3 人以下の場合 大きい番号を欠番にしてください 例 : 3 人グループの場合 4 は欠番
演習 2. 経路制御表 (1/2) 33 グループメンバーの経路制御表を作成してください 注意書きに従って ワークシートの を埋めます また その人の方向 ( 正面 右 ) も記録します 例 : 192.168.0.2 の人から見た経路制御表 : 192.168.0.1 192.168.0.2 宛先 IPアドレス 次のIPアドレス 方向 192.168.0.3-4 192.168.0.3 下 デフォルトルート 192.168.0.1 左 192.168.0.4 192.168.0.3
演習 2. 経路制御表 (2/2) 34 それぞれのグループの 1 番の人は コンピュータではなくルータの役割をします 自分のグループの 1 番の人と 隣のテーブルの 1 番の人が それぞれルータとして接続します 192.168.1.2 192.168.1.1 192.168.0.1 192.168.0.2 192.168.1.3 192.168.1.4 192.168.0.4 192.168.0.3
演習 3. メッセージの作成 35 次に グループの中で最も大きい IP アドレスを持つ 1 人が メッセージを 3 枚に分けて書きます その紙を内側が見えないように折りたたみ 3 枚中の何枚目かを示す番号と 差出人と宛先の IP アドレスを記入します 宛先は 自分以外のグループの誰かにして下さい こんにちは! こん 宛先 : 1/3 192.168.0.4 差出人 : 192.168.1.3
演習 4. メッセージの送信 36 経路制御表に従ってメッセージを送信してみてください コンピュータ役の人は 宛先が経路制御表にない場合 デフォルトルート の人に送信します デフォルトルート : 経路制御表にないパケットを転送する宛先 メッセージが届いたら 受け取った人はお礼の手紙を書いて 同じ要領で送り返してください
37 まとめ : 演習から分かること ルーターは重要 ( 壊れると LAN の外とは通信できない ) ルーターが不正なパケットを遮断したり 検閲したりもできる パケットは LAN 内を回っているので 中身は見ようと思えば見れる ( 情報のセキュリティとの関連 ) 経路制御表が間違っていると 迷子のパケットがでる TCP/IP のような規約が重要 ( 全員が共通のルールを認識していないと通信はうまくいかない ) TCP/IP でパケットを届けることができるが さらに複雑なやり取りをするためには やり取りの用途にあったプロトコルを合わせて使ってパケットをやり取りする必要がある