ネットワークインターフェース（アクセス）層 2004年6月7日（月） 情報コミュニケーションIII A 第7回 ネットワークインターフェース（アクセス）層

前回までは HTTP, SMTP プロトコル DNS IP（Internet Protocol） Web閲覧、 メールなどのアプリケーション関連 DNS IPアドレス⇔ホスト名の対応付けサービス IP（Internet Protocol） パケット交換 経路制御 全て TCP/IP プロトコルに含まれて階層モデルで表すことができる

プロトコルの階層化 インターネットのプロトコル（決まりごと）は大規模で複雑 ⇒ 一つにまとめるのは至難の技 インターネットのプロトコル（決まりごと）は大規模で複雑 　 ⇒　一つにまとめるのは至難の技 複数の層（レイヤー）に分けて階層化 例えば、電話の会話で、 相手を確認して会話のやりとり 下から順番に処理 言語が同じ日本語である 電話機(機器)間のやりとり 電話機(機器)

ネットワークアーキテクチャ 階層的な構造になっている セッション層 プレゼンテーション層 アプリケーション層 物理層 データリンク層 ネットワーク層 トランスポート層 OSIの7層モデル （OSI基本参照モデル） ネットワークインターフェース （アクセス）層 インターネット層（IP） トランスポート層　　（TCP/UDP) アプリケーション層　　　　（HTTP, SMTP, DNS） TCP/IPアーキテクチャ

今回の講義内容 ネットワークインターフェース（アクセス）層 PCを使った演習 ネットワークに接続される物理的な機器 LAN規格（イーサネット） ネットワーク接続機器 リピータ、ブリッジ、ルータ PCを使った演習 MACアドレスを調べる ipconfig, ifconfig コマンド arp コマンド

イーサネット(Ethernet) LANの規格 バス型の通信路 CSMA/CD アメリカ Xerox社とDEC社によって考案 バス型の通信路 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 衝突検知，再送機構

通信の衝突 バス型の通信路 通信の衝突が起こる ⇒ どう対応するか？ 衝突

CSMA/CD 通信路の状態をチェックできる 自分の通信で衝突が起こったことを検出可能 他の通信はないか? 衝突は起こってないか? 再度送信をやり直す

CSMA/CDの動作の流れ 送信する場合にまず伝送路の状態を確認 送信している間は衝突が起こっていないか常に確認 もし，伝送路が空いていれば，送信を開始 もし，伝送路が空いなければ，空くまで待機 送信している間は衝突が起こっていないか常に確認 衝突を検知したら，すぐに送信を止める 衝突を他のノードに知らせるための信号(JAM信号)を送信 JAM信号を送信し終ったら適当な時間待機 最初はランダム，その後待ち時間の最大値で 待機が終わったら再び最初に戻って送信を開始 16回失敗したら，送信エラーで終了

CSMA/CDの流れ図 Start 適当な時間待つ 通信路の状況を確認 空いているか？ no yes データを送信 衝突を検知 したか？ 送信を止めて JAM信号を送信 no yes データを送信 適当な時間待つ 衝突を検知 したか？ 16回失敗したか？ yes no no yes 正常に通信終了 通信エラー

MAC (Media Access Control)アドレス （物理アドレス） ネットワークアダプタ間の通信に用いるアドレス 6バイトで表現 例）00:a0:c9:10:c6:94 アダプタのROMなどに書き込み 全世界で唯一に定める必要 どの装置も違うアドレスをもつ メーカに先頭3バイトのベンダコードを割り当て 00:a0:c9 :10:c6:94 ベンダコード（インテル） ノード番号

MACアドレスとIPアドレス MACアドレス...ネットワークインターフェース（物理）層 IPアドレス…インターネット（IP）層 変換機構が必要

ARP(Address Resolution Protocol) IPアドレスからMACアドレスを調べる IPアドレスをセットしたパケットでブロードキャスト 該当するホストがMACアドレスを返す ARP（Address Resolution Protocol）テーブル ARPで得たIPアドレスとMACアドレスの対応表 一定時間メモリ上に保持

ARPテーブルを調べる方法 arp コマンド IPアドレス MACアドレス C:\>arp -a Interface: 163.221.164.123 on Interface 0x5000005 Internet Address Physical Address Type 163.221.164.1 00-e0-52-fe-73-00 dynamic 163.221.164.36 00-10-5a-63-17-7b dynamic 163.221.164.58 00-aa-00-a8-d0-66 dynamic C:\> IPアドレス MACアドレス

イーサネットの規格 Ethernet（通信速度 10Mbps） Fast Ethernet（通信速度 100Mbps） 10Base-5, 10Base-2 10Base-T Fast Ethernet（通信速度 100Mbps） 100Base-TX 100Base-FX Gigabit Ethernet （通信速度 1Gbps） 1000Base-LX, 1000Base-SX 1000Base-T 10Gigabit Ethernet（通信速度 10Gbps） 10GBase-SR, SW, LX4, LR, LW, ER, EW CSMA/CD方式は使わない

10Base-5 最初に作られたイーサネットの規格 太い同軸ケーブルを伝送媒体として使う 一つのセグメントで最大長500m 当初は黄色のみだった⇒イエローケーブル 一つのセグメントで最大長500m 1本のケーブルの長さ セグメントに接続できるノード最大数100 コネクタ トランシーバ

10Base-5の接続方法 同軸ケーブルに接続装置（トランシーバ）を取付 次に送るべき通信先の対応表（テーブル）をもつ ノードへはトランシーバケーブルで接続 衝突検知はトランシーバが行う 次に送るべき通信先の対応表（テーブル）をもつ トランシーバ 終端抵抗

10Base-2 細い同軸ケーブルを伝送媒体として利用 T型のBNCコネクタでインタフェースに接続 Thinケーブル セグメント最大長185m ケーブルの合計の長さ セグメントに接続できるノード最大数30個 T型のBNCコネクタでインタフェースに接続

10Base-2の接続方法 ノード間をケーブルで結ぶ 一筆書きの要領 トランシーバは通常インタフェースに内蔵

10Base-T ハブ(HUB)を中心にスター型に接続 通信はバス型 ハブとノード間は最大100m UTP(非シールドより対線）ケーブル コネクタはモジュラジャック(RJ45) 通信はバス型 ハブとノード間は最大100m AUI BNC ハブ ＵＴＰケ－ブル（ＲＪ４５）

Fast Ethernet（100Mイーサネット） 通信速度を100Mbpsにしたもの 100Base-TX 10Base-Tの拡張 通信品質のよいUTPケーブルを使用 カテゴリー5以上 ハブ，ノード間は最大100m 100Base-FX 光ファイバ使用 ハブ，ノード間は最大2km

ギガビットイーサネット 通信速度は1Gbps 光ファイバでの利用が多い マルチモードファイバ(MMF) シングルモードファイバ(SMF) 減衰しやすく伝送距離が短い（建物内（階間）で利用） シングルモードファイバ(SMF) 直径が小さいファイバ(9μm) 値段が高い 減衰しにくいので、伝送距離が長い （建物間で利用）

ギガビットイーサネットの規格 1000Base-SX 1000Base-LX 1000Base-T 波長の短い信号を利用(850nm) セグメント長550m(MMF,50μmの場合) 1000Base-LX SXより波長の長い信号を利用(1300nm) セグメント長は5000m(SMF),550m(MMF) 1000Base-T UTPケーブルを使ったもの イーサネットの規格を拡張しセグメント長を100mに

10ギガビットイーサネット 通信速度は10Gbps CSMA/CD にこだわらない方式 全二重モードのみ 光ファイバでの使用が主 100Mbps の100倍の速度 CSMA/CD にこだわらない方式 全二重モードのみ 光ファイバでの使用が主 MAN、WAN など大規模ネットワーク向け 100ギガビットイーサーネットも開発中

10ギガビットイーサネットの規格 10Gbase-SR 65m 50/62.5μ MMF 850nm 伝送距離 ファイバ種別 波長 10Gbase-SR 65m 　　50/62.5μ MMF 　　　850nm 10GBase-SW 65m 　　50/62.5μ MMF 　　　850nm 10GBase-LX4 300m 　　50/62.5μ MMF 　　1310nm 10GBase-LR 10km 　　10μ SMF　　　　　　　1310nm 10GBase-LW 10km 　　10μ SMF 　　　　　　　1310nm 10GBase-ER 40km 　　10μ SMF　　　　　　　1550nm 10GBase-EW 40km 　　10μ SMF　　　　　　　1550nm

無線LAN ケーブル不要（PCカードを使用） 主な規格 場所を問わない、モバイル向け 家庭内でも利用が普及しつつある IEEE802.11b 周波数2.4GHz 帯を使用、最大通信速度: 11Mbps IEEE802.11a 周波数5.2GHz 帯を使用、最大通信速度: 54Mbps IEEE802.11g 周波数2.4GHz 帯を使用、最大通信速度: 54Mbps Bluetooth 携帯機器向けの規格

その他のLAN トークンリング FDDI ATM リング型のネットワーク（4Mbps, 16Mbps） リング型、二重構造（100Mbps） かつてはバックボーンの主流 ⇒ イーサネットの高速化で衰退 ATM マルチメディア（音声、画像）通信向き （最大 約630Mbps） ISDNの基礎技術 設定が複雑

ネットワーク構成機器 ネットワークインターフェース リピータ ブリッジ ルータ（ゲートウェイ） コンピュータをネットワークに接続する装置　　　　　 　（モデム、LANカードなど） リピータ ネットワークを物理的に延長する装置（ハブなど） ブリッジ 異なるLAN規格のネットワークを物理的に延長する装置（スイッチングハブなど） ルータ（ゲートウェイ） ネットワーク間を中継する装置

リピータ セグメントとセグメントの仲介装置 1つのネットワークで使えるリピータは4つ 信号の増幅 セグメントをまたがったCSMA/CD セグメント長を伸ばすことができる セグメントをまたがったCSMA/CD 昔のハブ（10Base-T、100Base-TX） 1つのネットワークで使えるリピータは4つ それ以上ではCSMA/CDが使えない

ブリッジ ネットワークを分割する MACアドレスを見て必要なもの だけ中継 スイッチングハブ １ネットワークのノード数を削減 衝突の回数を減らす MACアドレスを見て必要なもの だけ中継 MACアドレスの学習 ブロードキャストは中継しない スイッチングハブ バス型ではなくハブで1対1の通信が実現 MACアドレスを記憶して切り替え 衝突が起こらなくなり通信が高速化

ルータ ネットワーク間のパケットの中継 レイヤ３スイッチ ネットワーク層 経路情報を見て判断 ルーティング+スイッチ機能 OSIの第３レイヤ IPパケットなど 経路情報を見て判断 レイヤ３スイッチ ルーティング+スイッチ機能 スイッチングによる高速化

演習1 MACアドレスを調べる ipconfig /all N:\>ipconfig /all Windows NT IP Configuration Host Name . . . . . . . . . : s028-t2.kyoto-wu.ac.jp DNS Servers . . . . . . . . : 192.168.110.100 192.168.110.104 　　　　　･･････ Ethernet adapter E100B1: Description . . . . . . . . : Intel(R) PRO PCI Adapter Physical Address. . . . . . : 00-D0-B7-18-CC-9F DHCP Enabled. . . . . . . . : No IP Address. . . . . . . . . : 192.168.157.3

演習2 MACアドレスを調べる arp -a IPアドレス MACアドレス C:\>arp -a Interface: 163.221.164.123 on Interface 0x5000005 Internet Address Physical Address Type 163.221.164.1 00-e0-52-fe-73-00 dynamic 163.221.164.36 00-10-5a-63-17-7b dynamic 163.221.164.58 00-aa-00-a8-d0-66 dynamic C:\> IPアドレス MACアドレス （１）隣のマシンに ping を行った後で ARPテーブルがどう変化するか 　　　　　調べてみる 例）　ping 192.168.157.151 （２）UNIXマシン(db.kyoto-wu.ac.jp) ではどういう結果になるか？

課題 題名：0607 送信先 : nishida-jc3a@s.osaka-gu.ac.jp 学生番号、氏名は必ず書くこと （１）～（４）について、メールで送信すること(〆切 6/13) 　 題名：0607 　 送信先 : nishida-jc3a@s.osaka-gu.ac.jp 学生番号、氏名は必ず書くこと （１）MACアドレスを調べる 自分が今使用してるマシン（WindowsNT）は？ db.kyoto-wu.ac.jp は？ （２）UTPケーブルの作り方が書いてるページを調べる Webで検索し、そのURLを明記 （３）ハブあるいはルータ製品について調べてみる Webで検索し、製品を紹介しているURLを明記 どんな製品か？価格は？ （４）今日の講義、演習に関する感想、コメント、質問、苦情等