IP講座 2012/10/28

TCP/IP TCP(Transmission Control Protocol) IP(Internet Protocol) ネットワークゼミ特別講義 TCP/IP TCP(Transmission Control Protocol) IP(Internet Protocol) この2つのプロトコルを並べた用語であるが、プロトコル群として どこまでを含めるかは諸説あり，明確な定義はない [TCP/IP]

プロトコル ネットワークプロトコルのことを意味し， ネットワーク上での通信に関する規約を定めたもの ネットワークゼミ特別講義 プロトコル ネットワークプロトコルのことを意味し， ネットワーク上での通信に関する規約を定めたもの 一つの通信でも、役割の異なる複数のプロトコルから 成り立っていることも多く，それらをまとめたものは プロトコルスタック．プロトコルファミリー，プロトコルスイート などと呼ぶ [TCP/IP]

TCP/IPネットワーク ホスト同士は TCP/IPネットワークでは，コンピュータ はホストと呼ばれ，ホスト間は様々な ネットワークゼミ特別講義 TCP/IPネットワーク TCP/IPネットワークでは，コンピュータ はホストと呼ばれ，ホスト間は様々な ネットワークによって接続される ホスト同士は データリンクを介して直接接続 ルータを介して間接接続 パケット交換と呼ばれる技術を利用されている パケットは「ヘッダ」と「ペイロード」から構成される [TCP/IP]

パケット交換 パケット交換は以下の3段階で行われる データのパケット化 パケットの転送 データの復元 ネットワークゼミ特別講義 [TCP/IP]

プロトコルスタックの内部処理 TCB (Transmission Control Block) TCPコネクションごとに用意 ネットワークゼミ特別講義 プロトコルスタックの内部処理 TCB (Transmission Control Block) TCPコネクションごとに用意 され，通信状態の管理や 制御を行う． ルーティングテーブル パケットの経路を決定する． ARPテーブル MACアドレスとIPアドレスの 対応表で，この表を元に データリンクでの配送先が 決定される． [TCP/IP]

本日のAgenda Ethernet IP(IPv6) マルチキャスト もっともポピュラーなデータリンク層の仕組み EthernetではMACアドレスを識別子として使用する IP(IPv6) Internet Protocolの略 IPネットワークと呼ばれるネットワークを構成するノードには，すべてIPアドレス と呼ばれる識別子が割り当てられ，データの転送を行う際に利用される マルチキャスト 1対多，多対多の通信を効率よく行う仕組み

データリンクの種類 Ethernet ISDN FDDI ADSL 無線 衛星 各リンクはそれぞれ性質が異なる 規格・伝送媒体・信頼性・遅延 ネットワークゼミ特別講義 データリンクの種類 Ethernet　 ISDN FDDI ADSL 無線 衛星 各リンクはそれぞれ性質が異なる 規格・伝送媒体・信頼性・遅延 IP ICMP ARP Ethernet [TCP/IP]

データリンクの種類(contd) Multi Access Media Point to Point Media ネットワークゼミ特別講義 データリンクの種類(contd) Multi Access Media MAC(Media Access Control)アドレスを用いて通信 Ethernet等 Point to Point Media 通信相手が物理もしくは仮想I/Fで特定されるもの 64k,128k,1.5M,6M,45M,150M,600M,2.4G,10Gなどの専用線 フレームリレー、ATM等のPoint to Point [TCP/IP]

Ethernetの形態 バス型接続 10base2 10base5 ハブによる接続 10base-T 100base-TX ネットワークゼミ特別講義 Ethernetの形態 バス型接続 10base2 10base5 ハブによる接続 10base-T 100base-TX 1000base-T [TCP/IP]

Ethernetのフレームフォーマット 終点MACアドレス・・・ 目的ホストのNICが持つMACアドレス ネットワークゼミ特別講義 Ethernetのフレームフォーマット 終点MACアドレス・・・　目的ホストのNICが持つMACアドレス 始点MACアドレス・・・　送信ホストのNICが持つMACアドレス タイプ　　　　　 ・・・　上位層のプロトコル(例 IPv4 0x0800, IPv6 0x86dd) データ　　　　　・・・　データ FCS(Frame Check Sequence) 　　　　　 ・・・　終点MACアドレスからデータの終わりまでの破損チェック [TCP/IP]

MACアドレス Media Access Control の略称である ハードウェア（NIC)に固有の物理アドレスとも呼ばれる ネットワークゼミ特別講義 MACアドレス Media Access Control の略称である ハードウェア（NIC)に固有の物理アドレスとも呼ばれる 世界中で一意な識別子になる 48ビット (6オクテット)で構成される [TCP/IP]

ネットワークゼミ特別講義 Ethernetの基本動作 同一のEthernetにいるすべてのホストが受信し，自分宛のMACアドレスであれば，タイプフィールドを元に上位層を特定して上位のモジュールに渡す 同時に複数のホストがフレームの送信を開始すると衝突が発生し，データは失われる CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 衝突を回避するために，他の ホストが現在送信していないか確認する 衝突が起こった場合は， 乱数時間後に再送信する [TCP/IP]

IPヘッダ ヘッダ長 IPヘッダの長さ/4の値 サービスタイプ サービス品質の定義(ほとんど使用されない) 識別子 ネットワークゼミ特別講義 IPヘッダ ヘッダ長 IPヘッダの長さ/4の値 サービスタイプ サービス品質の定義(ほとんど使用されない) 識別子 IPフラグメンテーションにおいて利用される IPパケットを識別するための番号 フラグとフラグメントオフセット フラグメンテーションにおいて利用される、 特別なフラグ情報とオフセット数値 生存時間 IPパケットの寿命(可能ホップ数) プロトコル番号 上位プロトコルの種類を示す番号を格納 [TCP/IP]

IPアドレス 世界中で一意な識別子 version 4(32bit)とversion 6(128bit)が利用可能 ネットワークゼミ特別講義 IPアドレス 世界中で一意な識別子 version 4(32bit)とversion 6(128bit)が利用可能 スコープ（通信可能範囲）によって以下の4つに分類される グローバルIPアドレス インターネットの接続用に利用され、ICANNを頂点とした階層的な委譲関係によって世界的な管理が行われている．　※日本の組織はJPNIC プライベートIPアドレス プライベートネットワークのアドレスとして使用可能 リンクローカルアドレス 単一のLAN内のみで通信できるアドレス [TCP/IP]

IPアドレスの基本 ネットワークとホストを表す ネットワークアドレスとホストアドレスに分かれる ネットワークゼミ特別講義 IPアドレスの基本 ネットワークとホストを表す ネットワークアドレスとホストアドレスに分かれる 1つのネットワークで同じIPアドレスは使えない [IPルーティング]

IPアドレスの基本(contd.) 10000101000111110110011100001010 (32bit) ↓ ネットワークゼミ特別講義 IPアドレスの基本(contd.) 10000101000111110110011100001010 (32bit) ↓ 10000101 00011111 01100111 00001010 133 31 103 10 133.31.103.10 ネットワークA ネットワークB ホストA ホストB ネットワークBのホストB宛のパケット [IPルーティング]

サブネット Classless Inter-Domain Routing (CIDR) 効率的にIPアドレスを割り振ることができる ネットワークゼミ特別講義 サブネット Classless Inter-Domain Routing　(CIDR) 効率的にIPアドレスを割り振ることができる サブネットマスクを用いる 例： IPアドレス 192.168.100.200 サブネットマスク 255.255.248.0 11000000 10101000 01100100 11001000 11111111 11111111 11111000 00000000 AND演算をする 11111111 11111111 01100000 00000000 ネットワークアドレス 192.168.96.0 このネットワークは192.168.96.0～192.168.103.255 メモ CIDRではIPアドレスの後ろに ネットワークアドレスの長さを /nと表記する Ex. 133.31.103.0/24 [IPルーティング]

ルーティング ルーティングテーブルの書式 [IPアドレス]/[ネットワーク部のビット長] [転送先] 簡単なアルゴリズム ネットワークゼミ特別講義 ルーティング ルーティングテーブルの書式 [IPアドレス]/[ネットワーク部のビット長] [転送先] 簡単なアルゴリズム IPアドレスの先頭から[ネットワーク部の ビット長]を取り出し，[IPアドレス]に 一致したら[転送先]に送る 複数の行に一致する場合は[ネット ワーク部のビット長]が一番長い行が 優先される [TCP/IP]

IPアドレスMACアドレス変換(ARP) ネットワークゼミ特別講義 IPアドレスMACアドレス変換(ARP) 　　　動作の流れ ブロードキャストでオペレーション1（ARP要求）を送信する ターゲットプロトコルアドレス(tpa)が自分のホストが応答パケットを作成する ARP応答の送信先アドレスは，ブロードキャストを送信したホストを指定する 応答ホストはソースハードウェアアドレス(sha)に自分のMACアドレスを入れる 応答パケットはsha spaとtha tpaが 入れ替わることに注意 豆知識 MACアドレスの先頭24ビットはOUI(Organizationally Unique Identifier)と呼ばれ，メーカごとに 割り当てられている． http://standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt [TCP/IP]

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA

パケット配送 TCP 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA TCP

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210

パケット配送 133.31.103.201のネットワークアドレスは， 自分と違うので，ルータへ転送と判断する 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210 133.31.103.201のネットワークアドレスは， 自分と違うので，ルータへ転送と判断する ルータ（210.10.10.1)の MACアドレスを調べる

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S:AA:BB D:BB:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S:AA:BB D:BB:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S:BB:BB D:CC:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S:BB:BB D:CC:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S:CC:BB D:DD:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA S:CC:BB D:DD:AA S: 210.10.10.10 D:133.31.103.210

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA

パケット配送 TCP 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA TCP

パケット配送 宛先 Next 0.0.0.0/0 210.10.10.1 210.10.10/24 * 宛先 Next 0.0.0.0/0 133.31.103.1 * 宛先 Next 210.10.10/24 * 133.31.103/24 20.60.85.8 宛先 Next 210.10.10/24 20.60.30.5 133.31.103/24 * IP:210.10.10.10 Mask:255.255.255.0 MAC:AA:BB 210.10.10.1 255.255.255.0 BB:AA 20.60.30.5 255.255.0.0 BB:BB 20.60.85.8 255.255.0.0 CC:AA 133.31.103.1 255.255.255.0 CC:BB 133.31.103.210 255.255.255.0 DD:AA

IPv6 誕生の背景 IPv4アドレスの枯渇 ホントに足りないの？ おさらい：IPv4は32bit ≒ 43億個のアドレス インターネットのユーザは約22億 (http://www.internetworldstats.com/stats.htm 2012 4/17確認時点) 一人当たり2～3個のグローバルアドレスを使用できる計算になる 現在のインターネット接続ホスト数は約8億 (http://www.isc.org/solutions/survey 2010年1月) まだ5分の1しか使われていないし，ここ数年は1年に8000万ぐらいしか増えていない　(次スライド参照のこと) ホントに足りないの？

IPアドレス枯渇問題の理由を知ろう CIDR (Classless Inter-domain Routing) 採用で多少緩やかになったが， 使用しているアドレス/確保しているアドレスはどこも1-3割程度が現状 2009年8月の段階で未割り当てIPアドレスは約5億個ある 年間2億のペースで割り当てられている 演繹法での予測

IPアドレス枯渇問題の解決法？ アドレスの有効利用しよう的な方法 (延命措置) アドレス空間を広げちゃおう的な方法 アドレスの有効利用しよう的な方法 (延命措置) 既割り当て未使用IPを減らす IPアドレスの回収・分割割り当て アドレス1つあたりの利用ホストを増やす プライベートアドレス割り当て ラージスケールNAT(キャリアグレードNAT) アドレス空間を広げちゃおう的な方法 IPv6 2008年あたりから色々な団体で枯渇の対処やIPv6の導入の必要性を公的に発表 米国防総省 http://www.internetnews.com/bus-news/article.php/3286831 IPv4アドレス枯渇対応タスクフォース http://kokatsu.jp/blog/ipv4/ NIC http://www.nic.ad.jp/ja/ip/ipv4pool/ipv4exh-report-071207.pdf 総務省 http://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/2008/pdf/080617_2_bt1.pdf

IPv6の特徴 アドレス空間 新たな機構 新規構築の効果 IPv4 32bit 2^32 = 4.29*10^9 世界人口60億，人間の細胞を60兆個とすると，細胞1つに約940兆個のアドレスをつけてもまだ余る 新たな機構 シンプルな構造・高い拡張性 アドレスの階層化 セキュリティ プラグアンドプレイ QoS通信サポート マルチキャスト通信サポート モビリティサポート 新規構築の効果 IPv4でオプション実装されていたものが基本実装になっていることにより，様々なサービスや規格の策定が容易になる

IPv6のアドレッシングアーキテクチャ アドレスタイプ アドレッシングモデル アドレスの表記方法 ユニキャストアドレス エニーキャストアドレス マルチキャストアドレス アドレッシングモデル ノード単位ではなくインタフェース単位に割り当てられる すべてのインタフェースは最低1つのリンクローカルアドレスを持ち，リンク外との通信時には，さらにグローバルアドレスorサイトローカルアドレスを割り当てる アドレスの表記方法 128bitのアドレスを16bitごとに”:”で区切って16進数表記する 3ffe:0500:1010:0200:0000:0000:0000:0009 連続する0は省略可能 3ffe:500:1010:200:0:0:0:9 連続する複数のフィールドで0が続く場合は 1か所のみ ”::”で省略可能 3ffe:500:1010:200::9 IPv4アドレス表記との併用も可能 0:0:0:0:0:FFFF:192.168.1.1 → ::FFFF:192.168.1.1 プレフィックス表記はIPv4と同様に使用できる 3ffe:500:1010:200:0:0:0:0/64

IPv6のアドレッシングアーキテクチャ ユニキャストアドレス エニーキャストアドレス 　　　アドレスを2部位にわけ，上位をサブネットプレフィックス，下位をインタフェースIDと呼ぶ 集約可能グローバルユニキャストアドレス IPv4アドレス埋め込み型IPv6アドレス IPv4互換IPv6アドレス IPv4マップド(射影)IPv6アドレス ローカル利用IPv6ユニキャストアドレス リンクローカルユニキャストアドレス サイトローカルユニキャストアドレス 特別なアドレス 未定義アドレス ループバックアドレス エニーキャストアドレス 　　複数のインタフェースに割り当てられたアドレスでエニーキャストアドレス宛に送出されたパケットは 「最も近い1つの」インタフェースに届けられる マルチキャストアドレス 　　インタフェースのグループに割り当てられたアドレスで，そのアドレス宛に送出されたパケットは， 「そのグループに所属するすべての」インタフェースに届けられる

IPv6基本ヘッダ Class Flow Label Payload Length Next Header Hop Limit パケットがフォワードされるたびに1つ減る　IPv4のTTL IPv6基本ヘッダ ※40オクテット固定 IPv4ヘッダ

IPv6拡張ヘッダ ホップバイホップオプションヘッダ 経路制御ヘッダ 断片ヘッダ 終点オプションヘッダ 認証・暗号ペイロードヘッダ 主なヘッダタイプとプロトコル番号 ホップバイホップオプションヘッダ 配送経路上の各ノードで調べられるオプションを付与 経路制御ヘッダ 配送経路上の任意のノードを指定 断片ヘッダ 終点までのパスMTUより大きなパケット送信時に使用 終点オプションヘッダ 終点ノードのみに運ぶオプションを付与 認証・暗号ペイロードヘッダ 通信相手の認証・偽造改竄検出等 番号 ヘッダタイプ・プロトコル番号 ホップバイホップオプション 4 IPv4 (カプセル化) 6 TCP 17 UDP 41 IPv6 (カプセル化) 43 経路制御 44 断片 50 暗号ペイロード 51 認証 58 ICMPv6 59 次ヘッダなし 60 終点オプション IPv6基本ヘッダ Next=TCP TCPヘッダ データ IPv6基本ヘッダ Next=経路制御 経路制御ヘッダ Next=TCP TCPヘッダ データ 拡張ヘッダを含んだIPv6パケットの例

プラグアンドプレイ機能 IPv4では IPv6では アドレス自動設定 基本的に手動設定で行う 自動で行うにはDHCPサーバを設置してDHCPを利用する IPv6では アドレス設定・次ホップルータの情報取得などの機能を標準で備えている ARP等のリンク層解決プロトコルはICMPv6で定義され，汎用的になった アドレス自動設定 ステートレス ホスト自身が持つ情報と同一リンクのルータから得られる情報(ICMPv6で得る)を使用 次スライド以降のアドレス生成の説明は基本的にステートレス設定の話 ステートフル DHCPv6を使用

セキュリティ機能(IPSec) IPv6ではセキュリティ機能(IPSec)が必須となっている AHとESPと呼ばれる2つのプロトコルで構成されている 機能 通信内容の秘匿 通信相手の認証 通信内容の偽造検出 再生攻撃の検出 AH(Authentication Header) 2.3.4の機能を提供 MD5 SHA-1 といったハッシュアルゴリズム使用 ESP(Encapsulating Security Payload) 1.3の機能を提供 DES のような共通鍵暗号アルゴリズムを使用 AHとESPは組み合わせて使用することができる

モビリティ機能(Mobile IPv6) 移動通信中でも同じIPアドレスを使って途切れることなく通信を継続 するための仕組み

Multicast 同じデータを複数の受信者に送ることができる 転送速度(バンド幅)の向上を見込める ネットワークゼミ特別講義 Multicast 同じデータを複数の受信者に送ることができる 転送速度(バンド幅)の向上を見込める ルータやホストの処理を減らすことができる 受信者のアドレスを知らずとも通信ができる [TCP/IP]

Unicast vs Multicast Unicast ネットワークゼミ特別講義 Unicast vs Multicast Unicast Unicastの転送は，1受信者に対し1つのデータのコピーを送信する [TCP/IP]

Unicast vs Multicast Multicast ネットワークゼミ特別講義 Unicast vs Multicast Multicast Multicastの転送は，複数の受信者に対して1つのデータを送信する [TCP/IP]

Protocol Component の比較 ネットワークゼミ特別講義 Protocol Component の比較 Unicast Multicast Host Service Reliable Multicast MASC/AAP/ MADCAP,GLOP RTP/ RTCP DHCP DNS SDP TCP UDP Host-Router Interface ICMP IGMP Intra-domain Routing PIM-SM,PIM-DM MOSPF OSPF,RIP,EIGRP,etc DVMRP RIP,EIGRP OSPF Inter-domain Routing MSDP,BGMP BGP MBGP(BGP4+) [TCP/IP]

Multicast Advantage Enhanced Efficiency Optimized Performance ネットワークゼミ特別講義 Multicast Advantage Enhanced Efficiency ネットワークのトラフィックをコントロールし，サーバやCPUの 負荷軽減を実現する Optimized Performance ネットワーク転送の無駄の排除を可能にする Distributed Applications マルチポイントアプリケーションを 実現することができる マルチポイント：3点以上のサービス地点に接続している回線、またはそのサービスを提供する設備 [TCP/IP]

Multicast Disadvantage ネットワークゼミ特別講義 Multicast Disadvantage Best Effort Delivery パケットドロップなどの可能性がある 信頼性を実現するには上位層で対応する必要がある No Congestion Avoidance TCPのwindowやスロースタートのような制御ができないため ネットワークの混雑を引き起こす可能性がある Duplicates マルチキャストのプロトコルによっては同一のデータが 複製されて届くことが起こりうる ＲＰＦチェックしてないときとか 　Reverse Path Forwarding ：Mcastパケットの転送/破棄を決定するためNICをチェック [TCP/IP]

Multicast動作の概要 IP Multicastの動作は以下の2つから成り立つ Group Management ネットワークゼミ特別講義 Multicast動作の概要 IP Multicastの動作は以下の2つから成り立つ Group Management Multicasting (Multicast Routing) [TCP/IP]

Internet Group Management Protocol ネットワークゼミ特別講義 Internet Group Management Protocol ホストが自分のネットワークに存在するルータへ 参加要求や離脱要求を出すことができる． マルチキャストルータ マルチキャストグループのIGMP Queryを定期的に出す 一定時間Reportがなければ受信者不在と判断する IGMP Query：全てのホストグループ（224.0.0.1）にTTL1で送信 マルチキャストグループを指定したIGMP Reportを 出すことによって受信者存在を通知する ホスト [TCP/IP]

Multicasting Protocol Basics ネットワークゼミ特別講義 Multicasting Protocol Basics Multicast Distribution Trees -マルチキャスト分散ツリー Shortest Path Tree (Source Distribution Tree) – 最短経路木 Shared Distribution Tree (Shared Tree) – 共有木 Types of Multicast Protocols Dense Mode Protocols（密） Sparse Mode Protocols（疎） [TCP/IP]

Multicast Distribution Trees Shortest Path Tree(最短経路木) ネットワークゼミ特別講義 Multicast Distribution Trees Shortest Path Tree(最短経路木) 送信者 Sender 送信者2 Sender2 A B D F F C E 受信者2 Receiver2 受信者1 Receiver1 [TCP/IP]

Multicast Distribution Trees Shared Distribution Tree(共有木) ネットワークゼミ特別講義 Multicast Distribution Trees Shared Distribution Tree(共有木) 送信者1 Sender1 送信者2 Sender2 A B F D(Shared Root) C E Core Router 受信者2 Receiver2 受信者1 Receiver1 [TCP/IP]

Multicast Distribution Trees まとめ ネットワークゼミ特別講義 Multicast Distribution Trees まとめ Shortest Path Trees (最短経路木) ルータのメモリ使用量がO(S×G)になる 送信者から受信者までのすべての経路が最適化されている Shared Distribution Trees (共有木) Core Routerを根とした最短経路木が作られる ルータのメモリ使用量はO(G)と少ない 受信者までの経路に無駄な経路が発生する [TCP/IP]

Types of Multicast Protocol Dense Mode Protocol ネットワークゼミ特別講義 Types of Multicast Protocol Dense Mode Protocol グループメンバーがDense(密集)であると仮定する Push Model型のトラフィック配送である トラフィックは最初Flooded状態から始まる メンバーがいない場合には枝狩り(Prune)を行う 参加の遅延を減少することができる 受信者 Push Model -> 勝手に届く型 受信者 送信者 [TCP/IP]

Types of Multicast Protocol Sparse Mode Protocol ネットワークゼミ特別講義 Types of Multicast Protocol Sparse Mode Protocol グループメンバーが広範囲にSparse(疎)に点在すると仮定する Pull Model型のトラフィック配送である 誰かが要求しない限りトラフィックは流れない 参加要求は送信者またはCore Routerへ送られる 受信者 Shared Root Pull Model -> 明示的に受信要求 受信者 送信者 [TCP/IP]

PIM Protocol Independent Multicast ユニキャストのルーティングプロトコルに依存しない Dence Mode ネットワークゼミ特別講義 PIM Protocol Independent Multicast ユニキャストのルーティングプロトコルに依存しない Dence Mode 狭い地域で受信者が多く，トラフィックも多い場合 Flooding & Pruning (poison reverse なし) Sparse Mode 広い地域で，受信者が少なく，トラフィックも少ない場合 Rendezvous Pointを設定した共有木を作成する 最短経路木への移行も可能 [TCP/IP]

まとめ Ethernetは各ホスト間をつなぐ仕組みである IPは，広域ネットワークでデータを配送する仕組みである 識別にMACアドレスを用いる IPは，広域ネットワークでデータを配送する仕組みである IPアドレスで，ネットワークでの位置とホスト個別の識別を行う IPにはversion 4と6がある IPv6はほぼすべての面でIPv4に勝るが，互換性の問題で 普及が遅れている IPマルチキャストは，ユニキャストと配送の仕組みが異なる 配送木という配送方法を用いる (広域，密集)と(最短，共有)の配送木が存在する