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![[Basic 5] グラフ / コンピュータ ネットワーク基礎 / TCP/IP](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/basic-05-180228133841-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
ネットワークの基礎勉強会 20160816
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- 3. 3 OSI参照モデル ネットワーク技術は、国際標準化機構（ISO）によって定義されたOSI参照モデルによって、 通信機能毎の階層構造になっている。 第７層（レイヤ7） アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5）セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 このモデルに準拠することで、ベンダに依存することなく、相互運用性が実現される
- 4. 4 第７層（レイヤ７） ： アプリケーション層 アプリケーション層は、アプリケーション固有の通信サービスを実現するための機能を定 義する。電子メールやWebページの閲覧、ファイル転送などサービスの数だけアプリケー ションが存在する。 第７層（レイヤ7）アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5） セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 通信の主体は、アプリケーション
- 5. 5 第６層（レイヤ６） ： プレゼンテーション層 プレゼンテーション層は、文字コードやデータの暗号化、圧縮方式などの表現形式を定義 している。コンピュータやソフトウェアの種類によって、送信側と受信側で使用するデータ の表現方法が異なると、「文字化け」などが起こり、受信した情報を使えなくなることがある。 第７層（レイヤ7）アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5） セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 通信するアプリケーション同士が理解できる形式にデータを変換する
- 6. 6 第５層（レイヤ５） ： セッション層 セッション層は、アプリケーションプロセスを識別し、アプリケーション対アプリケーションの セッションを確立・維持・終了するための機能を定義する。 第７層（レイヤ7）アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5） セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 送信データを受信側の正しいアプリケーションプロセスに届くようにする
- 7. 7 第４層（レイヤ４） ： トランスポート層 トランスポート層は、送受信を行うノード対ノードでの通信の“信頼性”を保証するための機 能やアプリケーション間でセッションを開始するために必要となるポート番号の割り当てを 定義する。 第７層（レイヤ7）アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5） セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 ポート番号は、トランスポート層で割り当てられる
- 8. 8 第３層（レイヤ３） ： ネットワーク層 ネットワーク層は、異なるネットワーク上にあるノード間の通信を実現するための機能を定 義する。異なるネットワークとは、ルータによって分断されたネットワーク間の通信のこと。 異なるネットワーク間の通信で使用されるアドレスが、「IPアドレス」という。 第７層（レイヤ7）アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5） セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 IPアドレスは、ネットワーク層で使用されるアドレス
- 9. 9 第２層（レイヤ２） ： データリンク層 データリンク層は、１つの回線に接続されたノード間の通信を定義する。ノードの識別には、 物理アドレスとも呼ばれるハードウェアアドレスが使用される（MACアドレス）。 第７層（レイヤ7）アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5） セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 MACアドレスは、データリンク層で使用されるアドレス
- 10. 10 第１層（レイヤ１） ： 物理層 物理層は、電気的および機械的な通信媒体について定義する。ケーブルの種類やケーブ ルのコネクタの形状、電気信号の電圧などの仕様などがある。 第７層（レイヤ7）アプリケーション層 第６層（レイヤ6） プレゼンテーション層 第５層（レイヤ5） セッション層 第４層（レイヤ4） トランスポート層 第３層（レイヤ3） ネットワーク層 第２層（レイヤ2） データリンク層 第１層（レイヤ1） 物理層 受信した電気信号を「０」と「１」のビット列に変換してコンピュータ内に渡す
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- 17. 17 TCP/IPプロトコルスタック TCP/IPは、インターネットの標準プロトコルであり、全世界共通の通信プロトコルとして利用 されている。TCP/IPプロトコルスタックは、TCPとIPの２つのプロトコルを中心とするプロトコル の集まりのこと。TCP/IPプロトコルスタックは、4階層で構成される。 OSI参照モデル TCP/IPプロトコルスタック プロトコル（代表的なもの）役割 アプリケーション層 アプリケーション層 ・ファイル転送： FTP, TFTP ・電子メール： SMTP, POP ・リモートログイン： Telnet, SSH ・名前解決： DNS ・Web閲覧： HTTP ・ネットワーク管理： SNMP アプリケーション固有の 通信サービスを行う プレゼンテーション層 セッション層 トランスポート層 トランスポート層 TCP, UDP ノード間で信頼性のある 通信を保証する ネットワーク層 インターネット層 IP, ICMP, ARP 異なるネットワーク上にある ノード間の通信 データリンク層 ネットワークアクセス層 Ethernet, フレームリレー, PPP 同一リンク上に接続された ノード間の通信 ビットと電気信号の相互変換物理層 TCP/IPが事実上の標準（ディファクトスタンダード）
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- 20. 20 IPヘッダのフォーマット インターネット層でカプセル化される際に、データの前に付加されるIPヘッダのフォーマット バージョン ヘッダ長 サービスタイプパケット長 識別番号 フラグ フラグメントオフセット TTL プロトコル ヘッダチェックサム 送信元アドレス 宛先アドレス オプション パディング データ ユーザデータ L7ヘッダ L6ヘッダ L5ヘッダ L4ヘッダ L3ヘッダパケット
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- 22. 22 IPアドレスの構成 普段目にするIPアドレスは、人が理解しやすいよう、4つのオクテットに分割して10進数で 表記されている。もともとのIPアドレスの構成は32ビットの2進数。「0」と「1」が32桁並ぶ。 10進数表示 192. 168.11. 6. （第1オクテット） （第2オクテット） （第3オクテット） （第4オクテット） 00001011. 00000110.11000000. 10101000. 8ビット 8ビット 8ビット 8ビット 32ビット 2進数 11000000 . 10101000 . 00001011 . 00000110
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- 24. 24 「グローバルIPアドレス」と「プライベートIPアドレス」 IPv4アドレスの枯渇のため、43億個のIPアドレスは「グローバルIPアドレス」と「プライベート IPアドレス」で使い分けられている。 クラス 範囲 A 1.0.0.0 ～9.255.255.255 11.0.0.0 ～ 126.255.255.255 B 128.0.0.0 ～ 172.15.255.255 172.32.0.0 ～ 191.255.255.255 C 192.0.0.0 ～ 192.167.255.255 192.169.0.0 ～ 223.255.255.255 クラス 範囲 A 1.0.0.0 ～ 10.255.255.255 B 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255 C 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255 【プライベートIPアドレス】 【グローバルIPアドレス】
- 25. 25 NATおよびPAT NATおよびPATは、プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを変換する技術 【NAT】 NATは、プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスの1対1変換 192.168.11.6 192.168.11.7 インターネット 1.1.1.1 外部ネットワーク内部ネットワーク SA:192.168.11.6 DA: 1.1.1.1 SA: 2.2.2.2 DA: 1.1.1.1 ローカルアドレス SA : 192.168.11.6 グローバルアドレス DA ： 2.2.2.2 NATテーブル
- 26. 26 NATおよびPAT NATおよびPATは、プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを変換する技術 【PAT】 PATは、ひとつのグローバルIPアドレスを複数のクライアントが同時利用可能 192.168.11.6 192.168.11.7 インターネット 1.1.1.1 外部ネットワーク内部ネットワーク SA:192.168.11.6 DA: 1.1.1.1 SA: 2.2.2.2 DA: 1.1.1.1 内部ローカルアドレス SA : 192.168.11.6：1025 ※ポート番号を利用する NATテーブル 内部グローバルアドレス SA : 2.2.2.2：1025 ※ポート番号を利用する 外部グローバルアドレス SA : 1.1.1.1:80
- 27. 27 IPアドレスの基本的な構成 IPアドレスの基本的な構成は、32ビットの2階層アドレスで、ネットワーク部とホスト部に分 かれる。 32ビット ネットワーク部 • ホストが所属するネットワークを示す。 •同一ネットワークに所属するすべてのホストはネットワーク部が同じになる。 ホスト部 • ネットワークに所属する個々のホストを識別する。 ネットワーク部 ホスト部
- 28. 28 IPアドレスの基本的な構成 32ビット たとえば、下記の場合 IPｖ４ アドレス・・・・・・・・ ：192.168.11.6 サブネットマスク・・・・・・ ： 255.255.255.0 ネットワーク部 ホスト部 192 . 168 . 11 . 6 ネットワーク部 ホスト部 IPアドレスの基本的な構成は、32ビットの2階層アドレスで、ネットワーク部とホスト部に分 かれる。
- 29. 29 IPアドレスの基本的な分類 IPアドレスの基本的な分類 クラス アドレス範囲 ネットワーク部用途 クラスA 0.0.0.0～127.255.255.255 /8 大規模ネットワーク ホスト数： 16777214個 クラスB 128.0.0.0～191.255.255.255 /16 中規模ネットワーク ホスト数： 65534個 クラスC 192.0.0.0～223.255.255.255 /24 小規模ネットワーク ホスト数： 254個 クラスD 224.0.0.0～239.255.255.255 マルチキャスト用 クラスE 240.0.0.0～255.255.255.255 実験用 使わない
- 30. 30 ナチュラルマスク サブネットマスクとは、IPアドレスのネットワーク部とホスト部の境界を識別するために使用 する情報。サブネット化されていないネットワークでは、各クラスのサブネットマスクは次の ようになる。これをナチュラルマスクという。 • クラスA ・・・255.0.0.0 • クラスB ・・・ 255.255.0.0 • クラスC ・・・ 255.255.255.0
- 31. 31 予約済みIPアドレス 予約済みのIPアドレスは、以下のもの。 ネットワークアドレス • そのネットワーク自体を表す •ホスト部のビットがすべて「0」のアドレス ダイレクトブロードキャストアドレス • ネットワーク上のすべてのホスト宛の通信に使用される • ホスト部のビットがすべて「1」のアドレス • ルータでは、ダイレクトブロードキャストのルーティングはデフォルトで無効 ローカルブロードキャストアドレス • ローカルネットワーク上のすべてのホスト宛の通信に使用される • IPアドレスの32ビットすべてを「1」にした「255.255.255.255」のアドレス • ルータを越えて転送されない ループバックアドレス • そのホスト自身を表す • 第1オクテットの数値が127.0.0.1（10進数）のアドレス
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- 33. 33 サブネット化 サブネット化するには、ネットワーク部とホスト部の境界を右にずらす。 【クラスCネットワークのサブネット化】 ネットワーク部（24ビット） ネットワーク ． ．． ホスト部（8ビット） ネットワーク ネットワーク サブネット化 右にずらす（ビットを借用する） 境界を右にずらすビット数 サブネット数 ホスト部のビット数 サブネット当たりの ホストアドレス数 1 2 7 126 2 4 6 62 3 8 5 30 4 16 4 14 5 32 3 6 6 64 2 2 7 128 1 0
- 34. 34 サブネットマスク ホスト部のあるオクテットをサブネット化した場合のサブネットマスク値 128 64 3216 8 4 2 1 サブネットマスク値 (10進数表記) 1ビットサブネット化 1 0 0 0 0 0 0 0 ⇒ 128 2ビットサブネット化 1 1 0 0 0 0 0 0 ⇒ 192 3ビットサブネット化 1 1 1 0 0 0 0 0 ⇒ 224 4ビットサブネット化 1 1 1 1 0 0 0 0 ⇒ 240 5ビットサブネット化 1 1 1 1 1 0 0 0 ⇒ 248 6ビットサブネット化 1 1 1 1 1 1 0 0 ⇒ 252 7ビットサブネット化 1 1 1 1 1 1 1 0 ⇒ 254 8ビットサブネット化 1 1 1 1 1 1 1 1 ⇒ 255
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- 37. 37 参考・参照 資料 • 「徹底攻略CiscoCCNA/CCENT教科書ICND1編」 株式会社インプレスジャパン,2012 • 竹下隆史・村山公保・荒井透・苅田幸雄 共著 「マスタリングTCP/IP 入門編 第4版」オーム社,2007
- 38. 38 MACアドレスについて MACアドレスは、LANにおいて通信を識別するために使用するアドレス。NIC上のROMに焼 き付けられており、ハードウェアアドレスや物理アドレスとも呼ばれる。 各ベンダが重複しないように製造するため、MACアドレスはすべて一意になる MACアドレスの構造： （例） 「00-00-0C-12-34-56」 ベンダーコードベンダによる割り当て 主なベンダコード ベンダ 00-00-0C シスコ 00-00-0E 富士通 00-00-3D AT＆T 00-00-48 エプソン 00-00-4C NEC 00-A0-24 3com 00-AA-00 インテル 08-00-46 ソニー
- 39. 39 ARP（Address Resolution Protocol） IPアドレスが決まれば、宛先IPアドレスに向けてIPパケットを送信することができる。しかし、 実際にデータリンク層を利用して通信するときにはIPアドレスに対応したMACアドレスも必 要となる。このとき、ARPが自動的にアドレス解決をしてくれている。 ARPが、送信先のIPアドレスとMACアドレスの紐付けをしている PC1 PC3PC4PC2 ①ARPブロードキャスト ②ARP応答の返信 ③ARPテーブルの学習 windows > arp -a