2012年度 春学期 情報基礎 第5回 ネットワーク入門

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

回線交換とパケット交換

回線交換方式 相手と自分の間に専用のパイプ 電話は、回線交換方式 1つの通信につき、1回線を占有 通話中の相手には電話できない 交換機 1本の回線で2つの 通信はできない 交換機

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 インターネットはパケット交換方式 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

パケットとは ネットワークを流れるデータの単位 ヘッダ: 情報を付与: 小包をイメージ: 英単語で小包 （packet） のこと 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

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

パケットに小分けする理由 1つの回線で複数の通信 トラブル時の保険 大きいパケットは、ほかのパケットに邪魔 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 インターネットはパケット交換方式 メリット: デメリット: 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

プロトコル

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

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) 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

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: 232 個 = 約42億 = 地球人口より少ない IPv6 アドレスの数: 2128 個 = 地球人口よりはるかに多い

IPv4 アドレス 133. 27. 5. 14 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: 133. 27. 5. 14 10000101 00011011 00000101 00001110

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 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

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

DNSとURL

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 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 ccx01.sfc.keio.ac.jp ホスト名 組織名 組織属性 国コード

【演習】 ドメイン名とIPアドレスを調べる (1/2) 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) 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） 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） 　プロトコル　　　　　　　 　ドメイン名　　　　　　　　　　　　　パス名 http://www.sfc.keio.ac.jp/index.html

【演習】 IPアドレスでWebにアクセスしてみよう 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

経路制御

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 大阪行き 名古屋行 大阪配送 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 大阪行 京都配送 センター 大阪行き

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 RouterA RouterC HostA 宛先 転送方向 HostA 192.168.1.15 RouterC 192.168.0.3 その他 192.168.0.2 パケット RouterA RouterC HostA 192.168.1.1 192.168.0.1 192.168.0.3 192.168.1.15 192.168.0.2 192.168.2.12 宛先 転送方向 HostB 192.168.2.12 RouterC 192.168.0.3 その他 192.168.0.1 192.168.2.1 RouterB HostB

今日のまとめ

今日のまとめ (1/2) パケット TCP/IP IPアドレス 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

今日のまとめ (2/2) DNS URL 経路制御 文字列の名前 ⇔ 数字のIPアドレス 相互変換 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

（授業内）演習

【演習】 ネットワークの動作を実践してみよう 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】 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) グループメンバーの経路制御表を 作成してください 例: 192.168.0.2の人から見た経路制御表: 【演習】 2.経路制御表 (1/2) 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) 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 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 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 1/3 宛先: 192.168.0.4 差出人: 192.168.1.3

【演習】 4.メッセージの送信 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

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 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