1	勝手にインフラ隊 (の中の人といっしょ) に学ぶネットワーク講座まーる maruesh@wankuma.com
2	Agenda そもそもネットワークとは？プロトコル OSI参照モデルデータとデータユニットネットワーク機器イーサネットの基本まとめ
3	そもそもネットワークとは？本来の意味は「網の目」派生して「(何かを)網の目に張り巡らせた状態」「e-Words」によると ^{(http://e-words.jp/)} 網という意味の英単語。複数の要素が互いに接続された網状の構造体。ネットワークを構成する各要素のことをノード、ノード間をつなぐ線のことをリンクと言う。例1)物流ネットワーク例2)道路ネットワーク今回は「コンピュータ間通信ネットワーク」を勉強します。
4	コンピュータ間通信ネットワーク
5	コンピュータ間通信ネットワークコンピュータ(ノード)間を何らかの媒体(リンク)を介して接続し、データ通信を行うネットワーク初期のネットワーク人が媒体となってコンピュータ間を渡り歩いていた(スニーカーネットワーク)⁽³^{分間ネットワーキング}^*1^より⁾ 現在のネットワーク LAN WAN
6	LANとWAN LAN(Local Area Network) 狭い範囲のネットワークいつでも接続可能で高速・高品質ケーブルは自前で引くので使用料はいらない (PC等の)デバイス同士を接続 WAN(Wide Area Network) 広い範囲のネットワークいつでも接続可能ではなく、低速・低品質ケーブルは通信会社から借りるので使用料発生ネットワーク同士を接続
7	プロトコル PC同士のNICをLANケーブルで接続しただけでは通信できない通信の取り決めを設定する必要がある通信の取り決め＝プロトコル現在主流のプロトコルは階層構造すなわちプロトコルスタックを構成具体的にはTCP/IPを使っている
8	OSI参照モデル昔は各デバイスメーカがでんでバラバラなプロトコルを利用メーカが異なるデバイス間通信をするのに四苦八苦 ISOがメーカが異なっても相互通信できるようにネットワークモデルを策定 OSI参照モデル Open Systems Interconnection Reference Model
9	OSI参照モデル(手紙の例) 手紙を送ることを考える。単純に言ってしまえば「手紙を書いて封筒に入れてポストに投函」することその後「郵便局員が回収して仕分けして相手の近くの郵便局に運んで相手に届ける」この手順をおおざっぱに分けると次の事柄のルールを決める必要がある。内容表現伝送物伝送方法
10	OSI参照モデル(手紙の例)
11	OSI参照モデル(手紙の例) ルールを表にすると次の通りそれぞれの階層に応じてルールが存在
12	OSI参照モデルはなぜ階層構造か？それぞれの層を独立させて扱いやすくする手紙の例手紙を中身を考えること手紙を書くこと便せんを封筒に入れて封をすること郵便局員が回収・仕分けすること独立しているので、ある階層でルールが変わってもそれ以外には影響がない。例)郵便事業の民営化による伝送方法の変更機能別に考えればよい
13	OSI参照モデル(７つの階層) 実際のOSI参照モデルは７階層アプリケーション層プレゼンテーション層セション層トランスポート層ネットワーク層データリンク層物理層
14	OSI参照モデル(レイヤ５～７) レイヤ７：アプリケーション層階層の最上位に位置し、アプリケーションにネットワークというサービスを提供する。レイヤ６：プレゼンテーション層データの変換、圧縮、暗号化を行う。レイヤ５：セション層セッションの開始、維持、管理、終了を行う。 TCP/IPの場合、レイヤ５～７は１つのプロトコルとして実装される場合が多い
15	OSI参照モデル(レイヤ３，４) レイヤ４：トランスポート層信頼性の高い通信サービスを保証する TCP/IPの場合は、TCPとUDPが担当レイヤ３：ネットワーク層離れた場所に存在する相手との間でデータ伝送・運ぶルートの決定・宛先の決定などを行う TCP/IPの場合は、IPが担当 TCP/IPの場合、レイヤ７～３のプロトコルはIETFのRFCで規定
16	OSI参照モデル(レイヤ１，２) レイヤ２：データリンク層近くの機器とのデータ伝送制御を行うレイヤ１：物理層実際に電気信号のやりとりを行うこれら２層はイーサネットやIEEE802.3,802.5,FDDIといった規格で取り決められている。
17	データとデータユニット(宅配便の例) 宅配便を送ることを考える。まず、荷物を梱包。梱包した荷物に宛名を貼って配達を依頼。宅配業者は配送表を貼って宛先に宅配。受け取った側は逆のことをする。つまり送りたい荷物以外に必要な情報等をつけて相手に送る。中身をデータとすると、制御情報を付加された全体をデータユニットと呼ぶ
18	データとデータユニット(TCP/IPの場合)
19	データとデータユニット(TCP/IPの場合) それぞれで付加される制御データの例トランスポート層：TCP or UDP 発信元、宛先ポート番号等ネットワーク層：IP 発信元、宛先IPアドレス等データリンク層：イーサネット発信元、宛先MACアドレス等特にTCPは信頼性のないIP上で上位のプロトコルに信頼性を提供するため様々な制御データを付与
20	ネットワーク機器ネットワーク機器には３種類存在 NIC(Network Interface Card) PCをネットワークに接続するための機器 LANカードとかLANボードと呼ばれるメディアネットワーキングメディア、伝送媒体とも呼ばれる同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、光ケーブル最近は無線も使われるネットワーキング・デバイス通信を制御する機器リピータ、ブリッジ、ルータ
21	ネットワーク機器(リピータ) レイヤ１：物理層で制御ケーブルに流れてきた電気信号を増幅・分配複数ポートを持つモノはハブとも呼ばれるコリジョンドメインを分割しないため高速通信に適さず最近は姿を見ない
22	ネットワーク機器(ブリッジ) レイヤ２：データリンク層で制御受け取ったフレームを解析して、それを元に制御複数ポートを持つモノをスイッチと呼ぶコリジョンドメインを分割するがブロードキャストドメインは分割しない
23	ネットワーク機器(ルータ) レイヤ３：ネットワーク層で制御受け取ったパケットを解析して、ルーティングを行うコリジョンドメインおよびブロードキャストドメインを分割する
24	イーサネットの基本 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect キャリア検知・多重アクセス/衝突検出ブロードキャスト同一の媒体を共有するため、接続デバイスすべてに同じデータを伝送
25	まとめプロトコル：通信手順のこと双方同じでないと意味がない OSI参照モデル通信プロトコルは階層構造それぞれのレイヤで制御データを付与ネットワーク機器リピータ、ブリッジ、ルータイーサネットの基本 CSMA/CDとブロードキャスト
26	参考文献３分間ネットワーキング http://www5e.biglobe.ne.jp/~aji/3min/index.html 書籍も出てます。(ISBN:978-4-7741-3279-2) マスタリングTCP/IPのシリーズ

1	勝手にインフラ隊 (の中の人といっしょ) に学ぶネットワーク講座まーる maruesh@wankuma.com
2	Agenda そもそもネットワークとは？プロトコル OSI参照モデルデータとデータユニットネットワーク機器イーサネットの基本まとめ
3	そもそもネットワークとは？本来の意味は「網の目」派生して「(何かを)網の目に張り巡らせた状態」「e-Words」によると ^{(http://e-words.jp/)} 網という意味の英単語。複数の要素が互いに接続された網状の構造体。ネットワークを構成する各要素のことをノード、ノード間をつなぐ線のことをリンクと言う。例1)物流ネットワーク例2)道路ネットワーク今回は「コンピュータ間通信ネットワーク」を勉強します。
4	コンピュータ間通信ネットワーク
5	コンピュータ間通信ネットワークコンピュータ(ノード)間を何らかの媒体(リンク)を介して接続し、データ通信を行うネットワーク初期のネットワーク人が媒体となってコンピュータ間を渡り歩いていた(スニーカーネットワーク)⁽³^{分間ネットワーキング}^*1^より⁾ 現在のネットワーク LAN WAN
6	LANとWAN LAN(Local Area Network) 狭い範囲のネットワークいつでも接続可能で高速・高品質ケーブルは自前で引くので使用料はいらない (PC等の)デバイス同士を接続 WAN(Wide Area Network) 広い範囲のネットワークいつでも接続可能ではなく、低速・低品質ケーブルは通信会社から借りるので使用料発生ネットワーク同士を接続
7	プロトコル PC同士のNICをLANケーブルで接続しただけでは通信できない通信の取り決めを設定する必要がある通信の取り決め＝プロトコル現在主流のプロトコルは階層構造すなわちプロトコルスタックを構成具体的にはTCP/IPを使っている
8	OSI参照モデル昔は各デバイスメーカがでんでバラバラなプロトコルを利用メーカが異なるデバイス間通信をするのに四苦八苦 ISOがメーカが異なっても相互通信できるようにネットワークモデルを策定 OSI参照モデル Open Systems Interconnection Reference Model
9	OSI参照モデル(手紙の例) 手紙を送ることを考える。単純に言ってしまえば「手紙を書いて封筒に入れてポストに投函」することその後「郵便局員が回収して仕分けして相手の近くの郵便局に運んで相手に届ける」この手順をおおざっぱに分けると次の事柄のルールを決める必要がある。内容表現伝送物伝送方法
10	OSI参照モデル(手紙の例)
11	OSI参照モデル(手紙の例) ルールを表にすると次の通りそれぞれの階層に応じてルールが存在
12	OSI参照モデルはなぜ階層構造か？それぞれの層を独立させて扱いやすくする手紙の例手紙を中身を考えること手紙を書くこと便せんを封筒に入れて封をすること郵便局員が回収・仕分けすること独立しているので、ある階層でルールが変わってもそれ以外には影響がない。例)郵便事業の民営化による伝送方法の変更機能別に考えればよい
13	OSI参照モデル(７つの階層) 実際のOSI参照モデルは７階層アプリケーション層プレゼンテーション層セション層トランスポート層ネットワーク層データリンク層物理層
14	OSI参照モデル(レイヤ５～７) レイヤ７：アプリケーション層階層の最上位に位置し、アプリケーションにネットワークというサービスを提供する。レイヤ６：プレゼンテーション層データの変換、圧縮、暗号化を行う。レイヤ５：セション層セッションの開始、維持、管理、終了を行う。 TCP/IPの場合、レイヤ５～７は１つのプロトコルとして実装される場合が多い
15	OSI参照モデル(レイヤ３，４) レイヤ４：トランスポート層信頼性の高い通信サービスを保証する TCP/IPの場合は、TCPとUDPが担当レイヤ３：ネットワーク層離れた場所に存在する相手との間でデータ伝送・運ぶルートの決定・宛先の決定などを行う TCP/IPの場合は、IPが担当 TCP/IPの場合、レイヤ７～３のプロトコルはIETFのRFCで規定
16	OSI参照モデル(レイヤ１，２) レイヤ２：データリンク層近くの機器とのデータ伝送制御を行うレイヤ１：物理層実際に電気信号のやりとりを行うこれら２層はイーサネットやIEEE802.3,802.5,FDDIといった規格で取り決められている。
17	データとデータユニット(宅配便の例) 宅配便を送ることを考える。まず、荷物を梱包。梱包した荷物に宛名を貼って配達を依頼。宅配業者は配送表を貼って宛先に宅配。受け取った側は逆のことをする。つまり送りたい荷物以外に必要な情報等をつけて相手に送る。中身をデータとすると、制御情報を付加された全体をデータユニットと呼ぶ
18	データとデータユニット(TCP/IPの場合)
19	データとデータユニット(TCP/IPの場合) それぞれで付加される制御データの例トランスポート層：TCP or UDP 発信元、宛先ポート番号等ネットワーク層：IP 発信元、宛先IPアドレス等データリンク層：イーサネット発信元、宛先MACアドレス等特にTCPは信頼性のないIP上で上位のプロトコルに信頼性を提供するため様々な制御データを付与
20	ネットワーク機器ネットワーク機器には３種類存在 NIC(Network Interface Card) PCをネットワークに接続するための機器 LANカードとかLANボードと呼ばれるメディアネットワーキングメディア、伝送媒体とも呼ばれる同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、光ケーブル最近は無線も使われるネットワーキング・デバイス通信を制御する機器リピータ、ブリッジ、ルータ
21	ネットワーク機器(リピータ) レイヤ１：物理層で制御ケーブルに流れてきた電気信号を増幅・分配複数ポートを持つモノはハブとも呼ばれるコリジョンドメインを分割しないため高速通信に適さず最近は姿を見ない
22	ネットワーク機器(ブリッジ) レイヤ２：データリンク層で制御受け取ったフレームを解析して、それを元に制御複数ポートを持つモノをスイッチと呼ぶコリジョンドメインを分割するがブロードキャストドメインは分割しない
23	ネットワーク機器(ルータ) レイヤ３：ネットワーク層で制御受け取ったパケットを解析して、ルーティングを行うコリジョンドメインおよびブロードキャストドメインを分割する
24	イーサネットの基本 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect キャリア検知・多重アクセス/衝突検出ブロードキャスト同一の媒体を共有するため、接続デバイスすべてに同じデータを伝送
25	まとめプロトコル：通信手順のこと双方同じでないと意味がない OSI参照モデル通信プロトコルは階層構造それぞれのレイヤで制御データを付与ネットワーク機器リピータ、ブリッジ、ルータイーサネットの基本 CSMA/CDとブロードキャスト
26	参考文献３分間ネットワーキング http://www5e.biglobe.ne.jp/~aji/3min/index.html 書籍も出てます。(ISBN:978-4-7741-3279-2) マスタリングTCP/IPのシリーズ