2014年9月29日にwakamonog meeting 6で行った「ルーティングチュートリアルチュートリアルのセッション」のうち私が担当したTCP/IP編のスライドです。

1. ルーティング
チュートリアル
チュートリアル
2014/09/29
wakamonog meeting 6

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構成
✦ インターネットとTCP/IP：ゆやりん
✦ インターネットの構造：たいじ
✦ ルーティングプロトコル：なおくん
✦ ネットワーク構築例
‣ コンテンツプロバイダ：かっきぃ
‣ ISP：まつもと
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自己紹介
✦ 川上 雄也 (@yuyarin)
‣ インターネットマルチフィード株式会社
‣ 国内最大のInternet Exchange「JPNAP」の運用
- Ethernet網の設計・構築・運用からツールやシステムの
開発からコミュニティ活動まで幅広くやってます
‣ もともとドワンゴでプログラマとかやってましたが，
インターネットの楽しさに惚れ込みました
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4. インターネットってなんですか？

5. Webサイトを見るとき
TCP/IPのはなし

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Webサイトを見るとき
6

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Webサイトを見るとき
インターネット
wakamonog.jp
Webブラウザ
Webサーバ
OS
203.0.113.4
192.168.0.2
IPv4アドレス
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Webサイトを見るとき
✦ Webブラウザというアプリケーションがイン
ターネットの先にあるWebサーバと通信する
‣ ブラウザはOSの機能(API)を使うことで，実際は
OSが通信を行なっている
✦ 通信にはIPアドレスを使う
‣ そのために”wakamonog.jp”という「名前」か
ら”203.0.113.4”というアドレスへの変換が必要
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名前からアドレスへの変換
インターネット
wakamonog.jp
203.0.113.4
192.168.0.2
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DNS: 名前からIPアドレスへ
wakamonog.jp
203.0.113.4
インターネット
192.168.0.2
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キャッシュサーバ
.jp 権威サーバ

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Web(HTTP/HTML)
インターネット
wakamonog.jp
203.0.113.4
192.168.0.2
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HTTPでHTMLをやりとりする

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通信するためには？
✦ 宛先まで到達できること
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IP (Internet Protocol)

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IP通信
インターネット
wakamonog.jp
203.0.113.4
198.51.100.1
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14. 203.0.113.4
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ルータがIPパケットを転送
wakamonog.jp
ルーティングテーブルに基づいて
その都度適切なルータに転送される
＝フォワーディング
インターネット
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198.51.100.1
適切な経路を決定する＝ルーティング

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IPルーティング
経路広告
wakamonog.jp
203.0.113.4
203.0.113.0/24はこっちだよ
198.51.100.1
インターネット
ルーティング
真ん中の経路が一番近い！
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16. / 20
IPルーティング
wakamonog.jp
203.0.113.4
198.51.100.1
上の経路が一番近い！
インターネット
非対称経路
198.51.100.0/24はこっちだよ
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17. / 29
経路交換
✦ 「ルーティングプロトコル」を使って経路情報を広告する
‣ 経路情報＝(宛先, 次のルータ, 属性)
✦ 経路情報に基づいて、宛先に届けるための次のルータ
(Next-Hop)を決定する(ルーティング)
✦ お互いに経路を広告し合う＝経路交換
✦ 経路が広告されると、トラフィックが吸い込まれる
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IPの大事なこと
✦ IPのパケットは消えてしまうのは当たり前
‣ ルータの処理能力を超えたものは捨てられる
‣ 転送中にデータが壊れてたときも捨てられる
✦ 往路復路で非対称の経路になることが普通
✦ 宛先に対して評価値が同じ経路が複数ある場合は
どっちにいくのかわからない(ECMP)
✦ パケットの到着順序は保証されない
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19. / 29
通信するためには？
✦ 宛先まで到達できること
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IP (Internet Protocol)
✦ 正しい順番で完全なデータが送られること
✦ 通信しているプログラムを区別できること
TCP (Transmission Control Protocol)

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TCPがやっていること
✦ プログラムの区別（ポート番号）
✦ コネクションの確立
✦ 再送制御
‣ 落とされたパケットを再送してもらう
‣ データの順序を保証する
✦ フロー制御
‣ 通信相手や自分の忙しさ具合で流量を調整する
✦ 輻輳制御
‣ 通信路の混み具合に応じて流量を調整する（公平性）
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3-way handshake
✦ TCPのコネクションを確立する
SYN
SYN+ACK
ACK
開始まで1.5往復必要
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22. / 29
TCPのデータの転送
✦ 確実にデータを転送するために
DATA
ACK 毎回ACKする
DATA
まとめて送るACK
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TCPのデータの再送
✦ ACKが無いともう一回送ってみる
DATA 1 ACKがない
DATA 1
もう一回送るACK
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TCPの輻輳制御
✦ 輻輳＝処理可能な容量を超えること
✦ パケットロスや遅延などから判断する
✦ OSによってアルゴリズムは違う
‣ 定義されているのはプロトコルのみで
アルゴリズムは各実装の自由
✦ 様々な輻輳制御アルゴリズムが提案されてきた
‣ 公平性を保ちながら高速性を向上させる
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TCPの問題点
✦ データを送るたびにACKを待たなければい
けないのでRTTが大きいと通信が遅い
✦ 動画ストリーミングなどに不向き
‣ 遅延はあってもいいのでスループットを出したい
‣ パケロスしても大丈夫なので信頼性は要らない
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UDP (User Datagram Protocol)

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IPとTCPの完全分業制
スケールする！
✦ IP
‣ コネクションレス＝ステートレス
‣ パケットが落ちても気にしない
‣ 信頼性は無いけど宛先まで届ける機能
✦ TCP
‣ コネクションフル＝ステートフル
‣ パケットが落ちていたら再送してもらう
‣ 信頼性のある通信路を構築する機能
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27. / 29
TCP/IP4層モデル
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✦ 機能の分離とモジュール化
Application
TCP
IP
Ethernet
ありがとう！好き勝手やるよ！
通信の信頼性を保証するよ！
パケットを宛先まで届けるよ
物理的な通信なら任せて！

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まとめ
✦ インターネットの通信はTCP/IPで動いている
✦ IPは宛先までパケットを届ける役目
✦ TCPはパケットの完全性を保証する役目
✦ 役割分担が機能しているおかげで、インター
ネットは世界規模でも動いている
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APRICOT-APAN2015
✦ アジア・パシフィック地域のネットワーク
運用者の国際カンファレンス
‣ 前半チュートリアル
‣ 後半カンファレンス
✦ 来年は日本の福岡で開催
✦ wakamonogやるかもね！
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