インターネット入門
2003/4/9 OsI
１．Computer Networkの概観
［１］独立型(Stand-alone)
Computer間のデータ交換はFloppy-Diskによる。
［２］LAN (Local-Area-Network)
（１） 複数のＰＣを接続
（２） 共用； Printer，Data-Base，
（３） Client-Server方式 ；DHCP，Name(DNS)，Web，
［３］WAN (Wide-Area-Network)
（１） 複数の通信網（LAN，Stand-alone）を相互に結ぶ通信網の網；Inter-Network
（２） The Internetの特長；
−Packet交換網（Router；Packet交換機を接点（node）とする網）
−TCP/IP
−WEB技術；DNS（Domain Name System）
−HTTP/HTML
−開放的なシステムである事；IETFで決定するRFC仕様に準拠。
［４］衛星インターネット
（１）事例
PerfecPC→Megawave
DirecPC→Direcway
（３） Digital直接衛星放送（DVB）を活用したIP over DVB
（４） 現在まで個人市場は未開拓。
２．衛星インターネットはLANであるかWANであるか。
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ＬＡＮ |
WAN（Internet） |
直接衛星Internet |
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放送方式 |
可能 |
不可能（禁止） |
可能 |
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IP Address |
Local（Private） |
Global |
Local |
|
Multicast |
可能 |
困難 |
可能 |
３．IP-Addressの種類
（１） 32ビット；４Octets：IPv4
表現；192.168.0.1
（２） IP-Adress＝［Network Address］＋［Host Adress］
（３） Class分類されたIP addess
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Class |
Network Address |
Host Address |
Networkの収容数 |
Hostの収容数 |
|
Ａ |
０＋７bits |
24bits |
126 |
1,677,214 |
|
Ｂ |
１０＋14bits |
16bits |
16,382 |
65,534 |
|
Ｃ |
１１０＋21bits |
8bits |
2,097,150 |
254 |
|
Ｄ |
１１１０＋28bits |
− |
268,435,454 |
- |
|
Ｅ |
１１１１０＋27bits |
− |
134,217,726 |
- |
注； −Class-DはMulticast用
−Class-Eは将来用に保留
（４） Class分けIP-Address法の問題点
１）IP Adressの不足（Network Addressの不足）
→IPv6
→Local Addressの設定（電話網の内線番号の様に繰り返し再利用）
→NAT（Network-Address-Translation）
→IP masquerade
２）Class-A，BはHost Adressが多すぎる。−＞Routerの設計が困難−＞Subnet
（５） Local（private）Address
電話網の内線番号と同様の使い方をする。
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Class |
範囲 |
総数 |
|
Ａ |
10．0．0．0 − 10．255．255．255 |
16,777,214 |
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Ｂ |
172．16．0．0 − 172，31．255．255 |
4,094 |
|
Ｃ |
192．168．0．0 − 192．168．255．255 |
254 |
（６） Classless
InterDomain Routing （CIDR）
1）NetworkとHost address部分の境界をAddress-Masqで指定。
例 172．16．25．38/16 ＜＝＞ ＩＰアドレス ； 172．16．25．38
Masq． ； 255．255．0．0
４．ルータ(Router)の動作 2003/10/30OsI
インターネットはパケット交換網であり、網の節点(Nodes)をなすのがパケット交換機、即ちRouterである。接点と接点を結ぶ回線(Links)が全体として通信網を構成する。
＜ルータの構成とモデル＞
ルータの構成は基本的に下図のようになる。
動作は入力Bufferに蓄積されたパケットのHeaderの宛先Addressを読み経路表(RoutingTable)を参照して指定された出力Bufferに入力する。
＜Open-Shortest-Path-First,OSPF＞
インターネットで標準的に用いられている経路表の作成手法がOSPFである。文字通りOpen規格であり、誰でも無料で採用してルータを設計する事ができる。
経路表の作成動作は文字通り、宛先のNetwork-Addressで指定される通信網への出力回線の内最短距離の経路(Path)への出力線を選んで経路表を更新する。ここで距離(Cost)とは物理的な距離、回線の帯域幅、信頼性、伝搬遅延などが考えられる。典型的には遅延であろう。OSPFの概略動作は以下の通りである。
（１） 各Routerは隣のルータとの回線の状況(Link-State)を常時監視する。即ちHelloパケットにより、互いのアドレス、伝搬遅延の測定、回線の断続状況の把握など。
（２） 得られたLink-State情報をFloodingにより網内の全てのルータに通知する。
（３） 各ルータは得られたLink-State-Update情報を元に網の構造(Topology)を構築する。
（４） 各ルータは他のルータに到る最短経路を求めて経路表を更新する。
（５） 以上の動作を常時継続して新たなルータの追加、回線の断線、回線の輻湊等の変化に迅速に対応する。
＜最短経路探索法＞
Dijkstra法(1959)；下の図でＡからＤに到る最短経路の探索は以下の方法で実行する。
（A.Ｓ.Tannenbaum著Computer Networks，P.349）
（１） 最初はＡ以外の点は全てCostが∞とする。
（２） 点Ｂに付いて点検、最小コストは回線ABのコスト（ＢＡ）＝２である。そこで点Ｂの累積コストは［Ｂ］＝（２，Ａ）となる。ここでＡはその最小コストを与える線がＡＢである事を示す。
（３） 同様に［Ｇ］＝（６，Ａ）
（４） Ｅに付いて検査。線BE及び線ＧＥからの累積コストは
［ＥB］＝［Ｂ］＋（ＢＥ）＝４
［ＥＧ］＝［Ｇ］＋（ＧＥ）＝７
両者を比較してコストの小さい法を選択すると[E]=（４，Ｂ）．
（５） 点Ｇについて再点検する。［ＧＡ］＝６と［ＧＥ］＝［Ｅ］＋（ＧＥ）＝５なので両者を比較選択して［Ｇ］＝（５，Ｅ）となる。
（６） 点Ｆについて同様にして ［Ｆ］＝（６，Ｅ）
（７） 点Ｈについて
［ＨＦ］＝［Ｆ］＋（ＨＦ）＝６＋２＝８
［ＨＧ］＝［Ｇ］＋（ＨＧ）＝５＋４＝９
両者を比較選択して［Ｈ］＝（８，Ｆ）
（８）最後にＤＣ，ＤＨを比較して結局
［Ｄ］＝（８，Ｈ）
以上から最短経路ＤＨＦＥＢＡが確定する。