TCP/IP の 基 本 ネットワークシステムⅠ 第６回

インターネットは（１） 一部屋にあるパソコンからなるネットワーク が接続されて，建物全体のネットワーク が接続されて，日本全体のネットワーク 各国のネットワークが接続されて，インター ネット

インターネットは（２） 事務室・研究室は，別のネットワーク この二つのネットワークをつなぐには，ルー タが必要 ルータを経由して，遠くのネットワークに データを送る

インターネットは（３） TCP/IP PC やルータなどのいろいろな機器（ノー ド）が，データを送受するときの手順（約 束，機能） プロトコル インターネットでは， TCP/IP を使って，デ ータをやり取りする

TCP/IP の基本機能

基 本 機 能 （１） 四つに分類 アプリケーション（ application ） トランスポート（ transport ） インターネット（ internet ） ネットワークインタフェース （ network interface ） 各機能の約束が決められていて， それを実現するプログラムがある

基 本 機 能 （２） 4 つの機能が モジュール化され， 右図のように 層をなしている （階層化） これで通信が行わ れる 我々が使うものは， メールや web など の アプリケーション アプリケーション はトランスポート を使う トランスポートは インターネットを 使う インターネットは ネットワークインタフェースを 使う ネットワークインタフェースが 実際の通信を行う

基 本 機 能 （３） 上の層は，下の層の 機能を使う 下の層の詳細は知ら なくても，使うこと さえできれば良い

な ぜ 階 層 化 す る の か ？な ぜ 階 層 化 す る の か ？ アプリケーション層のプログラムが直接，パ ケットを相手のノードに送ればよいのでは？ インターネットのことを全部知らなければ， プログラムを開発できない 大きなプログラムは，機能ごとに分けて開 発

基 本 機 能 （２） 再 四つの機能が モジュール化され， 右図のように 層をなしている （階層化） これで通信が行わ れる

ネットワークインタフェース 層 直接つながっている範囲（セグメント）でパ ケットを送る ことに関するプロトコル 実際にパケットを別のノードに送る 物理的な接続 いろいろある データリンクとも呼ばれる すぐ隣のノードにパケットを 送る （ことしかできない） 例 事務室内，研究室内だけ

イ ン タ ー ネ ッ ト 層イ ン タ ー ネ ッ ト 層 IP 層（ Internet Protocol ） 通信目的のノードまで，パケットを送る ことに関するプロトコル 相手が直接つながっていない場合もある ルータを経由 到達性の保証をしない 直接つながっているノードにパケットを送ることし か できないネットワークインタフェースを使って 世界中に送るこ とができる

ト ラ ン ス ポ ー ト 層 （１） TCP と UDP の２つ 通信ポートの管理とエラー処理 のためのプロトコル

ト ラ ン ス ポ ー ト 層 （２） ポートの管理 1 台のコンピュータで複数のプログラム 例えば，メールと WWW 2 つのプログラムが送受するパケットを管理 メールに渡すべきパケットを WWW に渡さ ない プログラムが外部とデータを送受する窓口

ト ラ ン ス ポ ー ト 層 （３） TCP 正しく届かなかったパケットを再送する仕 組み パケットの到達性を保証 UDP パケットの到達性の保証なし 到達性の保証がない インターネット層を使っ て，保証する

ア プ リ ケ ー シ ョ ン 層ア プ リ ケ ー シ ョ ン 層 我々が利用するプログラム メール， WWW ， … それぞれにプロトコルが決まっている トランスポートを使ってパケットをやりとり する

送 り 出 す パ ケ ッ ト は …送 り 出 す パ ケ ッ ト は … アプリケーション層のパケットは， トランスポート層に渡され， インターネット層に渡され， ネットワークインタフェース層に渡され， 別のノードに送られる

受 け 取 っ た パ ケ ッ ト は…受 け 取 っ た パ ケ ッ ト は… ネットワーク … 層が受け取ったパケットは， インターネット層に渡され， トランスポート層に渡され， アプリケーション層に渡される

つ ま り， データのやり取りは， ネットワーク … 層が 行う アプリケーション層 がやり取りしている ようにみえる ネットワー ク

なぜ階層化するのか？ 再 アプリケーション層のプログラムが直接，パ ケットを相手のノードに送ればよいのでは？ インターネットのことを全部知らなければ， プログラムを開発できない 大きなプログラムは，機能ごとに分けて開 発

パ ケ ッ ト（１） データを分割したもの だけでなく，送るために必要な情報（宛先な ど）も必要 ヘッダ

パ ケ ッ ト（２） アプリケーションのデータとヘッダが， トランスポートに渡され、そのヘッダが付き， インターネットに渡され、そのヘッダが付き， ネットワーク … に渡され、そのヘッダが付く

プロトコルは TCP/IP だけではな い

O S I 参 照 モ デ ル（１） ISO （国際標準化機構）が定めたプロトコル ７階層からなる（次のスライド） 資格試験を受けようとするなら， TCP/IP との 対応関係などは必須 この講義では，詳細は取り上げない

O S I 参 照 モ デ ル（２） 1. アプリケーション層 2. プレゼンテーション層 3. セッション層 4. トランスポート層 5. ネットワーク層 6. データリンク層 7. 物理層

ネ ッ ト ワ ー ク の 用 語ネ ッ ト ワ ー ク の 用 語

ポ ー ト 番 号（１） “ プログラムが外部とデータを送受する窓口 ” ポートには，ポート番号が付けられている データは，コンピュータに届いて終わりで はない ポート番号により，プログラムに届けれら れる

ポ ー ト 番 号（２） ポート番号が決まっているプログラムがある 25 メール 80 web

帯 域 （１） 帯域 － データ伝送速度 ネットワークが早いとか遅いとかいう が，電線の中を流れる電気（電子）の速さに 違いがあるのか？ 光ファイバーの中を流れる光の速さはどう か？

帯 域 （２） 電線中の電子の速さは，真空中の光速の 6 ～ ７割で， 10Base-T でも 100Base-TX でも大差 ない “ 速さ ” というよりは， “ 太さ ” というべきもの 道路なら， 1 車線， 2 車線， 3 車線， … 1 秒あたり，送ることのできるデータ量

帯 域 （３） 帯域の単位は bps ー Bits Per Second 1 秒間に何ビットのデータを伝送できるか！ 10Base-T10Mbps 100Base-TX100Mbps 1000Base-T1000Mbps

ス ル ー プ ッ ト （１） 帯域はデータリンクの能力 利用者のレベルのデータ伝送量は，帯域より も小さい コンピュータの速さ（ CPU ，メモリ， HDD など） パケットを処理するプログラムの出来

ス ル ー プ ッ ト （２） トータルの速さの指標を スループット（ throughput ） 単位は bps

遅 延 時 間 （１） パケットが相手に届くまでの時間 実際には，パケットの往復時間（ラウンドト リップ時間 RTT : Round Trip Time ） RTT を測定することにより，ネットワークの 混み具合がわかる

遅 延 時 間 （２） RTT は 物理的な距離 途中のルータの性能 ネットワークの混雑度 相手のコンピュータの負荷 などに影響される 上記の点を改善できれば，早くなる

遅 延 時 間 （３） 遅延時間は一定ではない ゆらぎ（ jitter ）

輻 輳 （１） “ ふくそう ” と読む 道路の渋滞のこと つまり，ネットワークにパケットが溢れてい る状態 ネットワークの合流点などで発生

輻 輳 （２） 輻輳が起きたらルータはどうするか？ 複雑な処理も考えられるが，単純にパケット を捨てる つまり，先に送らない 利用者から見ると，返事が来ない

輻 輳 （３） パケットを捨てられては，利用者は困る TCP がどうにかする！

輻 輳 （４） 電話などでも起こりうる 新潟県中越地震による通信サービス等への影 響 （ NTT 東日本） 新潟県中越地震による通信サービス等への影 響 （ NTT 東日本） 「ひかり電話」の通話状況について

ま と めま と め

ま と め（１） インターネットは小さなネットワーク 例 事務室内 が，ルータで他のネットワークとつながり， ちょっと大きなネットワークになる それが，ルータで他のネットワークとつなが り， … 世界中がつながる

ま と め（２） データを遠く離れたノードまで送る 途中でいろいろなノードを経由する 送り・受け取る約束を決める プロトコル TCP/IP “ ノード ” に届けるだけでなく，処理するプ ログラムに届ける（ポート）

ま と め（３） TCP/IP では四つに階層化 アプリケーション（ application ） トランスポート（ transport ） インターネット（ internet ） ネットワークインタフェース（ network interface ） なぜ，階層化するのか どのような働きをするか

ま と め（４） パケット ヘッダ＋データ 帯域 O S I 参 照 モ デ ル

次 回 ネットワークインタフェース層 Ethernet を例 インターネット層（ IP ）