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TCP/IP完全理解
- 2. 本日のアジェンダ • IP通信の仕組み – ネットマスクとサブネット – ゲートウェイとルーティング – ネットワークアドレス変換 – 小規模LANの設計例 • TCP通信の仕組み – ポート番号 – 3-wayハンドシェイク・シーケンス番号 ※本資料は仕組みの理解を主眼に置いており、実装と異なる場合があります
- 3. TCP/IPとは • TCP(Transmission Control Protocol：伝送 制御プロトコル)とIP(Internet Protocol)との 組み合わせで通信を行う手順 • アプリケーションはTCP/IPプロトコルスタッ クに通信制御を任せることにより、アプリ ケーションそのものの処理にのみ集中でき る
- 6. パケットのカプセル化 • 上位レイヤーのデータは下位レイヤーのパケットに収められ、最終 的にEthernetフレームとして送信される • 各ヘッダには送信元と宛先が書き込まれている • 受信側はEthernetフレームから順に中身を取り出し、最終的にアプリ ケーションデータを受け取る アプリケーションデータ TCPヘッダ アプリケーションデータ TCPヘッダ IPヘッダ Ethernetヘッダ アプリケーションデータ TCPヘッダ IPヘッダ アプリケーションデータ
- 7. IP通信について
- 8. IP通信の概要 • 同一のLANに接続さ れたマシン同士は直 接通信を行える – 同一のLANとは？ • それ以外のネットワー クに接続されたマシン にはゲートウェイを経 由して通信を行う – ゲートウェイとは？ 同一LAN内 ゲート ウェイ マシンA マシンB 別ネットワーク
- 9. IP通信に必要なもの • IPアドレス – 自ホストと相手ホストを特定するために必要 • ネットマスク（サブネットマスク） – 自分が所属しているネットワークアドレスを特 定するために必要 • ゲートウェイアドレス – 自分が所属しているネットワーク以外のホスト と通信する際の出入り口を特定するために必 要
- 10. IPアドレス 192.168.0. 100 ネットワーク部 ホスト部 •IPアドレスは32ビットの値です •8ビットずつに分割し、10進数に変換して表されます •8ビット区切りを「 （第1～第4）オクテット」と呼びます •8ビットで表す事が出来るのは10進数で0から255まで 11000000 10101000 00000000 01100100
- 11. 10進数⇔2進数簡単変換法 • 10進数から2進数に 変換するには、0にな るまで引くことが出来 た値を書き出す • 2進数から10進数に 変換するには、その 桁が1の10進数を合 計する 128 64 32 16 8 4 2 1 10000000 01000000 00100000 00010000 00001000 00000100 00000010 00000001 10進数 2進数 10進数⇔2進数変換表 Tips
- 12. 10進数⇔2進数変換例 • 10011001を10進数にする – 128+0+0+16+8+0+0+1=153 • 165を2進数にする 165-128= 37 10000000 37-32=5 00100000 5-4=1 00000100 1-1=0 00000001 2進数は 10100101 Tips
- 14. ネットマスク ネットワーク部がどこまでかを表す2進値 192.168.0. 100 ネットワーク部 ホスト部 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255. 0 IPアドレス ネットマスク（2進値） ネットマスク（10進値）
- 15. ネットマスクとネットワークアドレス 111111111111111111111111 00000000 IPアドレス（2進値） ネットマスク（2進値） 11000000 10101000 00000000 01100100 00000000 11000000 10101000 00000000 AND演算 AND演算：0 AND 0=0, 0 AND 1=0, 1 AND 1=1 ネットワークアドレス（2進値）
- 16. ネットマスクの使い方 1. 自分と相手のネットワークアドレスを計算 – 自分のIPアドレス＆自分のネットマスク＝自 分のネットワークアドレス – 相手のIPアドレス＆自分のネットマスク＝相 手のネットワークアドレス 2. 二つのネットワークアドレスを比較 A) 同じ→同じネットワーク→ 直接通信 B) 違う→別のネットワーク→ ゲートウェイ経由 ※上記はあくまで考え方であり、実装とは異なります
- 18. ルーティング • 異なるネットワークアドレス内のホストに対 して通信を行う場合の経路決定の方法 • 経路決定は経路表(Routing Table)によっ て行われる – 静的ルーティング – RIP(Routing Information Protocol) – OSPF(Open Shortest Path First) • クライアントからはルーティングを行うルー ターをデフォルトゲートウェイとすればよい 参考
- 19. ブロードキャストアドレス 同一ネットワーク内に接続された全てのホストを指し示すアドレス ブロードキャストアドレス：192.168.0.255 ・・・・・ ・・・・・ 192.168.0.100 192.168.0.101 192.168.0.102 ホスト部のビットが全て1となるアドレス
- 20. アドレスクラス ネットワーク規模に応じたIPアドレス • クラスA – 先頭1ビットが0(0.0.0.0~127.255.255.255) – 標準ネットマスクは８ビット • クラスB – 先頭2ビットが10(128.0.0.0～191.255.255.255) – 標準ネットマスクは１６ビット • クラスC – 先頭3ビットが110(192.0.0.0~223.255.255.255) – 標準ネットマスクは２４ビット
- 21. アドレスクラス 192.168.0. 100 172.20. 0.100 0.0.100 クラスA （IPアドレスは16,777,216個） クラスB（IPアドレスは65,536個） クラスC（IPアドレス256個） 10.
- 22. プライベートIPアドレス • RFC 1918で定義された、グローバルIPアド レスから除外されているIPアドレス – LANなどで自由に使用してもよい – インターネットには流してはいけない • クラスA×1・クラスB×16・クラスC×256 – クラスA：10.0.0.0～10.255.255.255 – クラスB：172.16.0.0～172.31.255.255 – クラスC：192.168.0.0 - 192.168.255.255
- 23. 小規模LANを構築する • プライベートアドレスを利用する – 規模によってクラスBかクラスCを使う • IPアドレスの振り方に規則性を – 例えばサーバーはホスト部を1桁～2桁、クライアント はホスト部を3桁にしておくと区別がしやすい • 例:クラスCのプライベートアドレスで – ネットワークアドレス： 192.168.0.0 – ブロードキャストアドレス: 192.168.0.255 – ゲートウェイアドレス: 192.168.0.254 – ネットマスク: 255.255.255.0 – 取り得るマシンアドレス: 192.168.0.1～253 Tips
- 24. TCP通信について
- 25. TCP通信の役割 • IP層とアプリケーションの橋渡し – IP層からパケットを受け取り、アプリケーション にデータを引き渡す – アプリケーションからデータを受け取り、IP層 に引き渡す • 確実なデータ通信の保証 – 3-way ハンドシェイク – シーケンス番号による到達パケット確認
- 26. TCP通信とポート番号 • TCP通信はポート番号でパケットを渡す上 位のアプリケーションを決定する • アプリケーションは自分の持つポート番号 宛のパケットを待っている • ポート番号は0から65535まで • IANAで管理されている – Well-Knownポート 0～1023 – Registerdポート 1024～49151 • ポート番号のリストは/etc/servicesを参照 ※ http://www.iana.org/assignments/port-numbers
- 28. TCPの接続方法 1. SYNフラグパケットを送 信し、シーケンス番号の 同期を要求する 2. ACKフラグ+SYNフラグ パケットを送信し、シー ケンス番号の同期を確 認し、シーケンス番号の 同期を要求する 3. ACKフラグパケットを送 信し、シーケンス番号の 同期を確認する ① ② ③ 3-way ハンドシェイク CLOSED LISTEN SYN-SENT SYN- RECIEVED ESTABLISHED ESTABLISHED クライアント サーバー