第２章 情報とネットワーク Information and Network

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1 第２章 情報とネットワーク Information and Network
２．１　通信手段の発展 ２．２　情報通信と情報量 ２．３　情報通信のモデル

2 ２．３ 情報通信のモデル （１）伝送路（通信路）と交換機
２．３　情報通信のモデル （１）伝送路（通信路）と交換機 情報機器間は通信機器を介して， 伝送路（通信路），交換機によって接続される。 通信機能（情報機器に組み込まれている場合もある） 人間－情報機器 情報機器－人間 伝送路 交換機能 交換機能 加入者系 中継系 加入者系 通信プロトコル

3 ■伝送路（通信路） 何らかの方法でディジタル信号を 伝えるための通路 [有線]　銅線，光ファイバ [無線]　電磁波，赤外線（近距離）

4 ■交換機能 発信側の要求にしたがって， 伝送路のつなぎ換えを行い 発信側から着信側に至る通話路を形成する。
発信側，着信側共に固有の数字を割り当てる。 （例）電話番号，ＩＰアドレス

5 ■通信プロトコル 相手との接続方法や情報のやり取り上の約束事 ［電話の例］ ダイヤル ダイヤル 受話器が鳴る 接続待ち 応答を待つ 接続
受話器をとる 相手を確認する 名前を名乗る 話をする 話をする 別れのあいさつ 別れのあいさつ 切断 電話を切る 電話を切る

6 （２）電話網 電話交換網の構成 基幹ルート ： 斜ルート 総括局 中心局 集中局 端局 市外通話系の複合回線網
：　斜ルート 総括局 中心局 集中局 端局 市外通話系の複合回線網 このように区域および交換局を体系化することを市外帯域制という

7 ■個別線信号方式と共通線信号方式 以下の方法がある（現在は共通線信号方式） ①個別線信号方式 ②共通線信号方式
　 ■個別線信号方式と共通線信号方式 以下の方法がある（現在は共通線信号方式） 　①個別線信号方式 　②共通線信号方式 ディジタル回線では，通信情報を伝送する情報チャネルと 信号を伝送する信号チャネルが分離される。

8 個別線信号方式 交 換 機 交 換 機 個々の通話回線ごとに信号の授受を行う方式。 それぞれの通話回線に信号機能が必要となる。
　 個別線信号方式 個々の通話回線ごとに信号の授受を行う方式。 それぞれの通話回線に信号機能が必要となる。 伝送方式に対応した監視信号が送られる。 直流信号方式，帯域外周波信号方式，ＰＣＭ信号方式が使用される。 通信回線・信号回線 交　換　機 交　換　機 信号装置 信号装置

9 共通線信号方式 通信回線とは別に信号専用の回線を設け， 複数の通話回線のための信号を１本の信号専用の回線で送受信する方式。 通信回線
　 共通線信号方式 通信回線とは別に信号専用の回線を設け， 複数の通話回線のための信号を１本の信号専用の回線で送受信する方式。 通信回線 交　換　機 交　換　機 信号回線 信号装置 信号装置

10 （３）インターネット （ａ）歴史 1969年以降，米国防省高等研究計画局(DARPA)が開発した ARPANETを原型とするネットワーク。
研究機関や大学等が接続して，次第に広がりはじめた。 ① 1983年に軍事通信部門は切り離されたが，米国がインターネットの 商用利用を認めると，企業を中心にして急速に利用者が拡大し， 世界的なネットワークとして発展してきた。 ② LANやWANを相互に接続し，ネットワークを拡大することを インターネットワーキング(相互接続)と呼ぶが， 英語で「The Internet」と固有名詞で呼ぶと， この世界的なネットワークを指す。

11 （ｂ）インターネットにおける相互接続 インターネットでは，TCP/IPプロトコルを利用している。すなわち，
WANで相互に接続し，統合された世界規模のネットワークとして 考えることができる。 TCP/IPによるＬＡＮ TCP/IPによるＬＡＮ ＷＡＮ TCP/IPによるＬＡＮ

12 （ｃ）利用者としてのモデル インターネットの利用者モデル インターネット プロバイダ プロバイダ

13 （ｄ）インターネットプロトコルの階層化 ユーザがコンピュータにデータを入力し，コンピュータから通信機器を通じて
データを伝送路に送る際，複数の層(レイヤ)を経てカプセル化される． 例えば，メールソフトを使う場合， SMTP， TCP， IP，イーサネットドライバの 過程を経て送信され，受信側では，逆順に処理される。 メール受信 メール送信 SMTP POP3 TCP TCP IP IP イーサネットドライバ イーサネットドライバ 伝送路（物理媒体） ［注］ SMTP， TCP， IP等は通信上の約束事でプロトコルと呼ばれる。 これらについては，インターネットプロトコルの項で説明。

14 （ｆ）ＯＳＩ参照モデルの７つの層 ネットワークの階層化の概念をＩＳＯで標準化したもの。７つの層からなる。 第７層 アプリケーション層
応用ソフトに対して通信機能を提供 第６層 プレゼンテーション層 データ通信するための表現形式にデータを変換／逆変換 第５層 セッション層 データ通信のための伝送路接続／切断を制御 第４層 トランスポート層 正確にデータを伝送するための通信制御 第３層 ネットワーク層 伝送経路を定め，伝送や中継などの制御を行う 第２層 データリンク層 中継装置とのデータ伝送を制御 第１層 物理層 ビット単位の電気信号で，実際にデータを送受信する データリンク層でのＭＡＣアドレス 製造メーカ番号 （24ビット） 製品番号

15 （ｇ）OSI参照モデルと インターネット階層との関係
［プロトコルを構成するソフトウェア］ TCP-IPという名称は，これらのソフトウェアの集合体を指す場合と， TCP プロトコルと IP プロトコルだけを指す場合がある． OSI参照モデル インターネットのプロトコル構成 アプリケーション層 プレゼンテーション層 　　　TELNET 　　　　　　FTP　　　　　　　　SMTP 　　セッション層 　　トランスポート層 　　　　　　　TCP 　　　　　　UDP 　ネットワーク層 　　　IP イーサネット X.25 PPP ･････ 　　データリンク層 物　理　層 　　　　　　　　　物　理　層

16 （ｈ）ＩＰアドレス IPプロトコルで識別される各ノードを示すアドレス。
　 （ｈ）ＩＰアドレス IPプロトコルで識別される各ノードを示すアドレス。 これまでの ＩＰ version 4 では，４×８ ビット＝３２ ビットで表現されていたが， インターネット普及のためアドレスが不足しつつあるので， ＩＰ version 6 では，128 ビットに拡張している。 ただし，現行の version 4 でインターネットに接続されている コンピュータや通信機器が相当数あるので， version 6バージョン6に移行するにはかなりの時間を要する。 そこで， version 4 と version 6 が混在していても 構わないよう配慮されている．

17 ＩＰアドレス表現（version 4） version 4 のIPアドレス表現は， 8ビット毎にドット（．）で区切られた４個の整数。
整数は，10 進表記される。 1つのネットワーク内で　224　個まで識別可能である． ［例］　　　

18 ＩＰアドレス表現（version 6） version 6 のIPアドレスは，16ビット毎にコロン（：）で区切られ， 16進表記される。
［例］　　　 28A3:A7B5:2D32:E2CD:36B2:88C2:3D33:67EB なお，IPアドレス中に 0 があれば，省略表現される． 128 ビット(16 ビット× 8 )であることが分かっているので， 連続した 0 として解釈できる場合は，2 個のコロンだけで表現できる． 28A3:A7B5:2D32:0:0:0:3D33:67EB → 28A3:A7B5:2D32::3D33:67EB 0:0:0:0:0:0:3D33:67EB → ::3D33:67EB 0:0:0:0:0:0:0:0 → :: IPバージョン４のIPアドレスは，先頭6×16ビット分を0にして表現する． 0:0:0:0:0:0: (省略表現では，:: )

19 （i）ドメイン名とリゾルバ □ドメイン名 インターネットで相手を呼び出すときのコード，すなわちドメイン名
(Domain Name)は，番号ではなく，ASCIIコードの文字列を使う。 ［例］　　asa＠ippc.co.jp ARPANETの時代，コードと2進法の対応はファイルで集中的に 管理できたが，名前が増え，国際的に接続されるようになって， 名前を集中的に管理できなくなり， 常時，衝突が発生するようになった． これを解決するために DNS (Domain Name System) が開発され， このサーバをDNSサーバと呼ぶ．

20 □Whois データベース 名前とIPアドレスの参照ファイル格納した分散データベース ① 世界中に分散し，階層化した分散データベース
① 世界中に分散し，階層化した分散データベース ② 世界的にはNICが，日本では，JPNICが維持している．

21 □トップレベルのドメイン名 … ① カウントリーズ(Countries) :トップレベルが国別コード
② ジェネリック(generic) :トップレベルが米国の組織種類 … int com edu gov mil org net jp uk nl sun yale acm ieee ac co oce vu eng cs eng jack jill tokyo souzou cs ai linda eng cs1 fft ara robot p01 ① カウントリーズ(Countries) ② ジェネリック(generic)

22 □リゾルバ 名前をマッピングして，IPアドレスを得るには， アプリケーションは，リゾルバ(resolver)と呼ばれるライブラリを
呼び出し，名前をパラメータとして渡す。 ① リゾルバは，UDPの手順で，近くのローカルなDNSサーバに送る。 ② ローカルなDNSサーバは，名前とIPアドレスの参照ファイルを参照して，IPアドレスを返却する。 ■ ARP(Address Resolution Protocol) IPアドレスは，ネットワークを構成している物理的接続から 独立して付与可能である。そこで，IPアドレスを物理的なアドレス，すなわちMACアドレスに変換する必要がある。 このためのプロトコルがARPである。 ■ RARP(Reverse ARP) 逆にMACアドレスをIPアドレスに変換するプロトコル。

23 終点ポート(destination port)番号
（ｅ）ポート番号 始点ポート(source port)番号 終点ポート(destination port)番号 アプリケーションを識別するための２バイトの番号 TCP，UDP両者共に，ポート番号でアプリケーションを識別する。 ① 通信を行う2つのホスト上の2つのアプリケーションは， それぞれのホスト上でTCP(UDP)ポート番号が割り当てられる。 ② 送信TCPメッセージのヘッダ情報の 始点ポート番号には，送信側アプリケーションのポート番号， 終点ポート番号には，受信側アプリケーションのポート番号が， 付加される． このポート番号で，それぞれのホストのTCPは， 受け取ったメッセージを受け渡すアプリケーションを決定する． ③ UDPでも同様である。

24 （４）ＩＰ電話網 （ａ）ＶｏＩＰに必要な技術と機能
VoIP(Voice over IP) ［必要機能］ ① 電話回線網との回線交換 ② 既存の一般電話網との接続 したがって，ソフトスイッチ，メディアゲートウェイの技術が中心的な技術となる． ① ソフトスイッチ 通信相手を特定し，通信メディアの通知やネゴシエーション管理を行う。 交換機の代わりに通信相手の特定を行うのでCA(Call Agent)とも呼ばれる． ② メディアゲートウェイ 既存の一般加入者電話とIP電話との接続を可能とする。

25 （ｂ）ＩＰ電話の種類 VoIP(Voice over IP) ① ソフトフォン パソコン等に音声通話用のソフトウェアを実装することで
音声電話を実現したもの。 ② ハードフォン 電話自体にIP接続機能を持たせたもの。 ［ IP電話に必要な機能］ ① 音声符号化 ② 音声情報のIPパケット化 ③ メディアゲートウェイを介した既存電話網との接続機能