応用情報:ネットワーク

通信プロトコルの標準化

OSI基本参照モデル

7 アプリケーション層 データの意味内容を直絵s津扱う。SMTP,HTTPなど
6 プレゼンテーション層 データの表現形式管理。文字コード、圧縮の種類など
5 セッション層 最終的な通信の形に合わせてデータの送受信管理
4 トランスポート層 データ転送の制御による通信品質保証。ポート番号によりノード内のアプリ特定。TCP, UDPなど
3 ネットワーク層 エンドツーエンドのやりとりを規定。ローカルネットワークを超えた通信を管理。IP
2 データリンク層 おなじネットワーク内に接続された隣接ノード間通信を規定。HDLC手順やMACアドレス
1 物理層 システムの物理的、電気的性質を規定。コネクタのピン形状等

OSI基本参照モデルでは、それぞれの階層をN層と呼び、通信機器などの実態をエンティティと呼ぶ。
エンティティ同士が通信する窓口を提供する機能をサービスという。

TCP/IPプロトコルスイート

ある団体が作った通信のプロトコルセットをプロトコルスイートといい、IPを中心に組まれたものはTCP/IPプロトコルスイートという。

TCP/IPの通信

データをパケットに区切り、パケットにヘッダを付けて送信。ヘッダは階層ごとに付加され、次の開始押印渡される。

MACアドレス

イーサネットFDDIで使用される物理アドレス。機器が固有で持つ番号。

IPアドレス

ネットワーク層で利用されるノードを特定するアドレス。

ポート番号

トランスポート層でノード内のアプリケーションを識別するための番号。0-1023番はよく利用されるアプリケーションのポート番号(Well-knownポート)として標準化

ネットワーク間通信

ネットワーク内はデータリンク層通信。異なるネットワークへはネットワーク層通信
ネットワーク間の通信の場合、まずルータのMACアドレスを使用してルータと通信、その後対象のノードのIPアドレスに届けるため対象ネットワークのルータと通信し、そこから対象ノードに通信する。

ネットワーク接続装置と関連技術

物理層の接続

リピータ

電流増幅装置、あるいは整粒装置。物理層で機能。現在はマルチポートリピータ(ハブ)が使われるのが一般的。

データリンク層の接続

ブリッジ

ネットワークをコリジョンドメイン(セグメント)に分け、MACアドレスによる判別したフレームを対象のセグメントにのみ送信する。これにより無駄なトラフィックを発生させない。
動作としては、宛先MACアドレスをもとにMACアドレステーブルを参照。MACアドレスの接続ポートがフレームを受診したセグメント内であれば破棄し、別であれば送信。宛先MACアドレスが記載されていない場合やブロードキャストアドレスの場合は、受信ポート以外のすべてのポートにフレームを転送。

スイッチングハブ

レイヤ2スイッチ(L2スイッチ)と呼ばれ、ブリッジと同じ働きをする。

ブロードキャストストーム

 ブリッジやスイッチングハブでループ状に接続している場合、ブロードキャストフレームは永遠に回り続けて増殖する。これをブロードキャストストームという。これを防ぐプロトコルにスパニングツリープロトコル(STP)があり、通常運用時は論理的にループを切断する機能がある。

ネットワーク層の接続

ルータ

IPアドレスを見て、パケットの送り先を決める。ルータで分けられたネットワークの単位をブロードキャストドメインという。どのルータに送れば通信が早いか判断することを経路制御(ルーティング)といい、ルータはそのためのルーティングテーブルを持っている。

ルーティング

ルーティングテーブルにはスタティックテーブルとダイナミックテーブルがある。
ダイナミックルーティングのプロトコルにRIPやOSPFがある。

ルータの冗長構成

ルータの冗長構成のためのプロトコルVRRPがある。同一のLANに接続された複数のルータを仮想的に1台のルータとして見えるように構成するプロトコル。仮想IPアドレスと仮想MACアドレスを割り当てる。

レイヤ3スイッチ(L3スイッチ)

ネットワーク層に位置する通信機器。ルータはフィルタリングなどの多機能性に重点を置いているが、L3スイッチは通信の高速性に重心を置く。

トランスポート層以上の層の接続

ゲートウェイ

トランスポート層~アプリケーション層についてネットワーク接続を行う。異なるLANシステム間のプロトコル変換やデータ形式のヘナkんを行う。

L4、L7スイッチ

L4スイッチはトランスポート層で稼働し、定義としてはゲートウェイ。機能的にはL2, L3スイッチの延長。
L4スイッチはTCPポート番号やUDPポート番号も経路制御判断の情報として扱う。
L7スイッチは、アプリケーション層までの情報すべてを使う。

ネットワーク仮想化(SDN, NFV)

SDNはソフトウェアにより柔軟なネットワークを作り上げるという考え方。OpenFlowがある。NFWはスイッチ、ルータ、ファイアウォール、ロードバランサといったネットワーク専用機器ごと仮想化するという考え方。