1. WEB公開版
コンピュータネットワーク
第１１回授業
制御パケットとセッション層の
ネットワーク
WEB公開版のため、
内容は大きく抜粋・修正してあります。

2. WEB公開版
法政大学情報科学部
２０１２年度コンピュータネットワーク
２０１２年４月１０日～２０１２年７月１９日
第１回 イントロダクション
第２回 デジタル伝送技術
第３回 誤り訂正と通信の信頼性
第４回 イーサネットとデータリンクの仮想化
第５回 LANの拡張と無線技術
第６回 遠距離通信とインターネットへの接続
第７回 後半授業の準備
第８回 通信の種類とフロー制御の基本
第９回 大規模ネットワークの構築と運用
第１０回 ４種類のルーティング
第１１回 制御パケットとセッション層のネットワーク
第１２回 データグラムとストリームの処理
第１３回 インターネットのインフラストラクチャ
第１４回 ネットワークのモニタリングとチューニング

3. WEB公開版
１対１ 通信の種類は３つ
１対多
多対多
TCPは１対１
UDPは１対多
が定石！

4. WEB公開版
IPとコントロールパケット
ICMP
経路情報の調査
フラグメンテーション

5. WEB公開版
新しいパケット
ICMP – IPの裏で働くパケット
【裏】エラー
制御を行う。
【表】経路制御や転送
などを行う。

6. WEB公開版
ＩＣＭＰ (Internet Control Message Control)
ＩＣＭＰはＩＰの
相棒または裏方
通信がうまく
いかない時のエラー通知や処理をする。
８ １６ ２４ ３２
タイプ コード チェックサム
メッセージ詳細
メッセージ詳細

7. WEB公開版
インターネットはベストエフォート型
ICMPは
ベストエフォート型の
申し子！
入らない
パケットの処理に
ICMPを使う！
衝突や輻輳（混雑）によりパケットの再送を行うが、パケットの消失や破損事態
を防ぐことはできない。確保できるトラフィックはネットワークの状況による。

8. WEB公開版
ＩＣＭＰの利用例１：Traceroute
Tracing route to www.l.google.com [＊.＊.235.178]
over a maximum of 30 hops:
1 3 ms 1 ms 1 ms 192.168.1.1
2 1680 ms 79 ms 99 ms ＊＊.0.7
3 48 ms 49 ms 49 ms 1＊＊8.0.101
4 68 ms 79 ms 80 ms 1＊＊8.0.33
5 68 ms 89 ms 49 ms 1＊＊6.5.137
6 69 ms 78 ms 79 ms 1＊＊.52.105
7 67 ms 79 ms 79 ms
＊＊.ad.jp [＊＊.65.156]
8 67 ms 79 ms 79 ms
＊＊.ad.jp [＊＊.192.113]
9 68 ms 140 ms 79 ms
＊＊3.ep＊＊.ne.jp [＊＊.128.33]
10 108 ms 79 ms 79 ms ＊＊.50.245
11 67 ms 179 ms 190 ms ＊＊.239.202
12 88 ms 79 ms 80 ms ＊＊.241.133
13 68 ms 79 ms 82 ms
＊＊＊.net [＊＊＊5.178]
Trace complete.

9. WEB公開版
ＩＰパケットとフラグメンテーション
異なるネットワークを通過す
るフラグメンテーションに
使うフラグ。
Time To Live
到達できないパケットを
処理
マルチキャスト バージョン ヘッダ長 ＴＯＳ データ長
送信や
Tracerouteに
ＩＤ フラグ フラグメントオフセット
使う。
ＴＴＬ プロトコル チェックサム
送信元ＩＰアドレス
あて先ＩＰアドレス
を見てルータが中 あて先ＩＰアドレス
継して行く！

10. WEB公開版
フラグメンテーションが必要な場合
FDDIからETHERNET
MTUは１５００
MTUは４５３２

11. WEB公開版
復習（第４回）：LANの種類
• FDDI
リングトポロジーと光ファイバを利用。大規模な構成ができるが、転送速度は、
１００M
MTUは４５３２
• ATM-LAN
非同期方式。ISDNの一部で使われている。
• トークンリング・トークンバス
トークンが巡回して衝突などを避ける方式。スピードは１０M-20M。
• ETHERNET：１０００BASEシリーズ
もっとも一般的に使われている方式。ETHERNETと言い換えても吉。
衝突はCSMA/CDで処理。
MTUは１５００
• 無線LAN（８０２．１１シリーズ）
ケーブルの代わりに無線を用いる。スター型のトポロジーで、無線アクセスポ
イントにすべてのノードがぶら下がる。衝突は、CSMA/CAで処理。

12. WEB公開版
FDDI（リング型）
• LANの技術規格の１つ。
• トポロジ：リング型
• 伝送媒体：光ファイバ
• 伝送方式：ベースバンド方式
• 伝送符号：NRZI
• アクセス制御：トークン
• １００KM～２００KMは高域ネットワークに使う。
• 伝送速度は１００MB,MTUは４３５２でEthernetより速いが、
Ethernetの高速化に伴い使われなくなっている。

13. WEB公開版
フラグメンテーションが必要な場合
FDDIからETHERNET
MTUは１５００
MTUは４５３２

14. WEB公開版
ＩＰパケットとフラグメント
フラグ：０は
フラグメント フラグメント フラグメント最
ヘッダ フラグ：１ ヘッダ フラグ：１
オフセット：０ オフセット：４００ 後のパケット
フラグメント
ヘッダ フラグ：０
オフセット：８００
MTUが
４００の場合
バージョン ヘッダ長 ＴＯＳ データ長
ＩＤ フラグ フラグメントオフセット
ＴＴＬ プロトコル チェックサム
送信元ＩＰアドレス
あて先ＩＰアドレス

15. WEB公開版
MTU Path Discovery
ICMPメッセージ
「フラグメントが
必要」 パケットサイズ
が大きくて送れ
ない！
サイズを
小さくして送信！

16. WEB公開版
セッション層：ＩＰ電話
RTPとSIP
NATの仕組み
スーパーノード

17. WEB公開版 はじめに：IP電話は総合技術
セッション層を駆使する
Skypeの 電話帳の検
サーバは 索は分散
認証処理 ハッシュテー
をするの ブルを使っ
み。 てスーパー
ノードが行う。
NAT越えはSTUNサーバを使って行う。

18. WEB公開版
IP電話で使うパケット
– SIPとRTP
軽量なUDP
ベースに
通話用の
制御を加える！

19. WEB公開版
ＩＰ電話ネットワーク：SIPとRTP
SIP: Session Initiation Protocol
RTP: Real-time Transport Protocol
呼制御
（セッション層）
は
SIPが担当
実際の通話（順番制御）は
RTPが担当

20. WEB公開版 SIPプロトコル（呼制御）
SIP
A サーバ
B
INVITEをSIP
サーバに送信 サーバに確認
中を通知
Aさんに着信
中であること
を告げる。
電話がつなが
り、通話開始。
Bさんが電話
を切る。
２００OKを送信し、
通話終了

21. WEB公開版
RTP (Real-Time Transport Protocol)
ど う で す か
UDPベースだが
ど で う か す 順序制御ができ
るプロトコル！
ど う で す か
V P CC M PT シーケンス番号
タイムスタンプ
タイムスタンプ
を使って順番 SSRC
のずれたデー
タを修正！ CSRC

22. WEB公開版
ＳＩＰはＮＡＴが苦手
A B C
ヘッダ
データ
返信
Cからは、Aのプライ LOST!!
ベートアドレスがあて
先のパケットが送信
されるため、Bに届か
ない！

23. WEB公開版
ＮＡＴ越えその１：UPnP
Universal Plug and Play
A B C
ルータBからグ
ローバルアドレス
が通知されるので
送信元アドレスを SENT OK!!
書き換える。

24. WEB公開版
ＮＡＴ越えその２：STUN
ルータは
STUNサー Simple Traversal of UDP through NAT
バにパケッ
トを送る。
STUN
サーバが
データに組
み込まれた
送信元PA1
SENT OK!! をGA1に書
SkypeはSTUNを き換える。
使っています。

25. WEB公開版
Ｃ／ＳモデルとＰ２Ｐモデル
C/S（クライアントサーバ）モデル P2Pモデル
トポロジー：スター型 トポロジー：メッシュ型

26. WEB公開版
Ｐ２Ｐの自己組織化 その１帯域
高速回線
中速回線
低速回線
ファイルや情報は上の方（広帯域の回線） 使っている回線の
行く傾向がある。 帯域によって
階層ができる！

27. WEB公開版
IP電話とスーパーノード

28. WEB公開版
分散ハッシュテーブル
各テーブルの
ＩＰアドレスを
ハッシュ値は
ハッシュ値に変換
ダブっていても可。

29. WEB公開版 分散ハッシュテーブルの検索
００１
０００
分散ハッシュ
テーブル上の
距離が近い
ものを辿る
①
０１０
１０１
③
１００
１０１
②
④
１１０
１０１
０００を探す WEB公開版

30. WEB公開版
IP電話 まとめ
Skypeの 電話帳の検
サーバは 索は分散
認証処理 ハッシュテー
をするの ブルを使っ
み。 てスーパー
ノードが行う。
NAT越えはSTUNサーバを使って行う。

31. WEB公開版
１対多通信の制御
マルチキャスト
IGMP

32. WEB公開版
２種類の１対多
１対多の通信
１対多 には
ブロード
キャストと
マルチ
キャストがある
多数を
まとめる。
グループ管理 探したり集
する めたりする
ブロードキャスト ための
マルチキャスト
不特定の多数に送る 通信。
特定の多数に送る

33. WEB公開版 マルチキャストの効用
ユニキャストとの比較：N台のコンピュータを
相手にする。
ユニキャストを使うと、 マルチキャストを使うと
相手の数だけ通信路と 通信路とパケットは
パケットを用意しないといけない！ １つで済む！
N*M N*1

34. WEB公開版
マルチキャストとブロードキャスト
ブロードキャスト
マルチキャスト
ブロードキャスト（赤）は
同一セグメント（スイッチ内）
の不特定多数 –
すべてのノード
マルチキャストは、
特定多数のノード。
セグメント（スイッチや
ルータ）を越えて
送信しても可。

35. WEB公開版 ブロードキャスト（第４回、第１０回）
（無差別、不特定多数）
同一セグメント（スイッ
チ、ルータ内）にいれば
ＩＰパケットは
必要ありません！
ＡＲＰパケットはスイッチやルータを越えない
送信先の情報は知りません。
探しています。
送信元（探している先）はＡＲＰパケットを全員に送る。

36. WEB公開版
マルチキャストの効用
ユニキャストとの比較
ユニキャストを使うと、 マルチキャストを使うと
相手の数だけ通信路と 通信路とパケットは
パケットを用意しないといけない！ １つで済む！
N*M N*1

37. WEB公開版
マルチキャストアドレス
224.0.0.0 予約
224.0.0.1 そのネットワーク内の全てのノード
224.0.0.2 そのネットワーク内の全てのルータ
224.0.0.5 OSPF対応ルータ
224.0.0.9 RIP2対応ルータ
224.0.0.10 IGRP対応ルータ
224.0.1.1 NTPプロトコル
米シスコ・システムズが開発した自律システム NTPは時刻同期
（AS）内のルーティング・プロトコル。 プロトコルのこと。
RIPよりも大規模なネットワークが扱える。

38. WEB公開版
ＩＧＭＰ (Internet Group Management Protocol)
マルチキャストグループの制御
Type Max Response Time IGMP Checksum
Group Address
①Type
IGMPメッセージの種類。
Membership Query、Membership Report、Leave Groupの3種類。
②Max Response Time
IGMPメッセージの種類がMembership Queryの際に適用される。
Membership Queryに対するMembership Reportまで待てる最大時間。
③IGMP Checksum
IGMPヘッダとIGMPペイロードに対して計算されるチェックサム。
④Group Address [32ビット]
マルチキャストグループアドレス。

39. WEB公開版
ＩＧＭＰ：マルチキャストグループの制御
Type Max Response Time IGMP Checksum
Group Address
各ルータは自分が管
理するセグメントの
グループ名に対応した
メンバーの表を持って
いる。

40. WEB公開版
ＩＧＭＰ：マルチキャストグループの制御
Bはグループ水
に参加したい。
Bは参加要求パケットを送信する。
Type: Membership_Query
ルータは
グループ：水
にメンバーBを
追加する。

41. WEB公開版
ＩＧＭＰ：マルチキャストグループの制御
Cはグループアドレ
スにパケット（緑）
を送信。
Cが送信するパケット
ルータが送信する
マルチキャストパケット
ルータは
隣のルータに
マルチキャスト
アドレスを転
送！
隣のルータは
グループ水に登
録されているIと
Kに転送。