OSI 7 階層

情報ネットワーク 2 通信（伝達）における階層モデルとプロト コル 階層モデル – 上下、上～より具体的、下～より抽象的 – カプセル化 プロトコル – 同じ階層間の約束 CD ・ DVD ・本 ケース・包装 封筒 CD ・ DVD ・本 ケース・包装 封筒 プロトコル

情報ネットワーク 3 階層とプロトコル （ＯＳＩ 参照モデ ル） 物理層 データリンク層 ネットワーク層 アプリケーション層 トランスポート層 プレゼンテーション層 セッション層 物理層 データリンク層 ネットワーク層 アプリケーション層 トランスポート層 プレゼンテーション層 セッション層 プロトコル

情報ネットワーク 4 7 層の概略 (IT 辞典 アプリケーション層 – データ通信を利用した様々なサービスを人間や他のプログラムに提供する。 プレゼンテーション層 – 第 5 層から受け取ったデータをユーザが分かりやすい形式に変換したり、第 7 層 から送られてくるデータを通信に適した形式に変換したりする。第 7 層 セッション層 – 通信プログラム同士がデータの送受信を行なうための仮想的な経路 ( コネクショ ン ) の確立や解放を行なう。 トランスポート層 – 相手まで確実に効率よくデータを届けるためのデータ圧縮や誤り訂正、再送制 御などを行なう。データ圧縮誤り訂正 ネットワーク層 – 相手までデータを届けるための通信経路の選択や、通信経路内のアドレス ( 住所 ) の管理を行なう。 データリンク層 – 通信相手との物理的な通信路を確保し、通信路を流れるデータのエラー検出な どを行なう。 物理層 – データを通信回線に送出するための電気的な変換や機械的な作業を受け持つ。 ピンの形状やケーブルの特性なども第 1 層で定められる。

情報ネットワーク 5 物理層 ビット列 – 64Kbps, 1Gbps 電圧などの電気的条件 – リンクがあがる

情報ネットワーク 6 物理層 (RJ45)

情報ネットワーク 7 物理層 ケーブルそのものではない – 物理層 → ビット列 – 標準化された物理層の規格にあったケーブル デジタルであることが前提 – メタルケーブルは必ずしも物理層ではない – アナログケーブルは通信とは関係ない

作成 : 中村 遼 ( 大学院 情報科学府 ) Protocol for Ethernet Transmission speed Maximum lengthCableEncoding 10BASE-510Mbps500mCoaxial cableManchester 10BASE-210Mbps185mCoaxial cableManchester 10BASE-T10Mbps100m Twisted pair cable Manchester 100BASE-TX100Mbps100m Twisted pair cable 4B/5B + MLT BASE-T1Gbps100m Twisted pair cable 4D- PAM5(8BIQ4) 100BASE-FX100Mbps Multi mode:412m(half duplex) Optical fiber4B/5B + NRZI 2km(full duplex) Single mode:20km(full duplex) 1000BASE-SX1GbpsMulti mode:550mOptical fiber8B/10B + NRZ 1000BASE-LX1Gbps Multi mode:550m Optical fiber8B/10B + NRZ Single mode:5km 1000BASE-ZX1Gbps100kmOptical fiber8B/10B + NRZ

情報ネットワーク 9 データリンク層 ビットパターンをフレーム 8 ビット＝１バイト – – 23 C4 4E 送り元・あて先という概念 イーサネット – MAC アドレス (48bit) 00:50:56:8A:00:00 ベンダ固有 24bit – 最初の 24bit を見ればメーカの察しがつく 同一物理ネットワーク間のみ スイッチングハブ Ｌ２ スイッチ

情報ネットワーク 10 ＵＮＩＸの ifconfig コマンド $ ifconfig vmnet1 vmnet1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:50:56:8A:00:00 inet addr: Bcast: Mask: UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets: errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets: errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:100 ＭＡＣアドレスは、ＬＡＮアダプタ固有である。

情報ネットワーク 11 ＭＡＣ アドレスからベンダを調 べる

情報ネットワーク 12 データリンク層通信 MAC アドレス： イーサネットカード固 有 イーサネットカードは自分の MAC アド レスのフレームのみを受信する – ハードによる処理 – ＯＳ によらない

資料作成者：原田義明 13 CSMA/CD (Carrier Sence Multipl Access with Collision Detection) 搬送波感知多重アクセス / 衝突検出方式の略で、複 数のノードが衝突を起こさずに通信するための方法 – 通信が行われているか確認する – 通信中なら、通信が終わるまで待ち、データ送信を開始す る – 衝突が起こった場合、ジャミング信号を送信し、乱数時間 待ってから再転送 衝突の際、ケーブルに通常の範囲外の電圧が流れ るため、検出可能 待ち時間 = 乱数 × 送信失敗回数 ジャミング信号は、衝突が起こったことを知らせ る信号 – 16 回送信失敗したら終了

資料作成者：原田義明 14 CSMA/CA (Carrier Sence Multiple Access with Collision Avoidance) 搬送波感知多重アクセス / 衝突回避方式の 略で、無線 LAN に用いられているアクセス 制御方式 – 通信が行われていなければ、 DIFS(Distributed coordination function Initial interFrame Space) ＋ ランダム時間待ち、送信を開始する – 送信データを受け取ったときに ack( 応答メッ セージ ) を送信することで、データの送信エ ラー ( 衝突 ) を検出する – ack メッセージを受け取らなかった場合、再送 する

情報ネットワーク 15 データリンク層通信 通信容量：フレームの流量 – ＣＳＭＡ／ＣＤ スイッチによって関係ない部分にフレームが出ないよう にできる。 関係ない部分 → MAC アドレスで判断

資料作成者：原田義明 16 スイッチ ブリッジ – MAC アドレスを記憶し、通信を制御（ CAM テーブ ル） – フレーム読み取りの分だけ遅延が発生する – ブロードキャストを止めることはできない スイッチ – ストア＆フォワード形式 スイッチ内のメモリにデータをストアし、データの衝 突を防ぐ – フレーム読み取りの分だけ遅延が発生する – ブロードキャストを止めることはできない – 全二重回線（送信・受信の回線を分ける）が可能

情報ネットワーク 17 データリンク層通信 ブロードキャストフレーム – 無条件に受信する。 受信したあと – ＯＳ によって吟味され不要なら破棄される 他のコンピュータのＣＰＵを浪費させる

情報ネットワーク 18 データリンク層通信 ＭＡＣアドレスの登録 – 登録されたＭＡＣアドレスだけ通過する設定 により許可されていないホストの通信を防ぐ ことができる。

資料作成者：原田義明 19 ＶＬＡＮ スイッチの技術発展により、大きなネッ トワークの構築が可能になった ブロードキャストドメインの巨大化 ブロードキャストドメインを仮想的に分 割したい VLAN (Virtial LAN)

資料作成者：原田義明 20 ＶＬＡＮ 仮想的にネットワークを構築する技術 – レイヤ２スイッチでブロードキャストドメイ ンを分割 ＶＬＡＮ１ ＶＬＡＮ２

資料作成者：原田義明 21 ダイナミックＶＬＡＮとトラン クリンク Cisco 独自のものと、 IEEE 標準のものがある – ISL(Inter-Switch Link) Cisco 独自のカプセル化プロトコル – IEEE802.1Q IEEE 標準のタギングプロトコル ISL ヘッダ (26 バイト ) イーサネットフ レーム (26 ～ 1518 バイト ) FCS (4 バイト ) ISL 送信先 ( 元 )MAC アドレ ス タグタグ タイ プ デー タ FCS IEEE802.1Q