Transcript 1．1 コンピュータネットワーク 登場の背景

1.1 コンピュータネットワーク
登場の背景
学籍番号
氏名
440２０７３
舛田 篤史
1
コンピュータ普及

さまざまなところで活躍
しているコンピュータ
オフィス、工場、学校，教育機
関，研究所、家庭

技術発展
小型化、高性能化、
低価格化、多様化、ネットワーク化
2
コンピュータの多様化






大型汎用コンピュータ
スーパーコンピュータ
ミニコンピュータ
パーソナルコンピュータ
ワークステーション
ノートブックコンピュータ
3
スタンドアロンから
ネットワーク利用へ
スタンドアロン
⇒ コンピュータネットワーク
（stand alone）



WAN, LANの発達
プリンターなどハードの共有
データなどの共有
※スタンドアロン ・・・ コンピュータを単独で使用すること
※ＷＡＮ・・・都市や国を結ぶような広範囲なネットワーク
※ＬＡＮ・・・フロアや１つの建物など、狭い範囲中でのネットワーク 4
コンピュータ通信から
情報通信環境へ

初期


1980年代後半


私的ネットワーク
私的ネットワーク間の相互接続
1990年代

インターネットの普及、世界規模の
情報ネットワークが構築
5
情報ネットワークの役割

人間の神経のような役割


情報の伝達媒体
身近な情報ネットワーク

メーリングリスト・ホームページ
電子掲示板など用いての情報交換
6
コンピュータとネットワーク
発展の６つの段階
4402086
4402090
山口 幸司
山田 浩隆
7
1.2.1 バッチ処理
(Batch Processing)




１９５０年代
プログラムを一定時間蓄積し、まとめて一括処
理する方式。
プログラムはカードやテープに記録する。
とても高価で巨大なものであったので、計算機
センターにだけあり、ユーザがデータを処理する
ためにはそこまで行く必要があった。
専門のオペレータに処理を依頼しなければなら
なかった。
8
1.2.2 タイムシェアリング
システム(TSS)



１９６０年代
１台のコンピュータに複数の端末を接続し、複
数ユーザのプログラムを短い時間で切り替えな
がら処理するため、仮想的なパーソナルコン
ピュータとして複数ユーザが同時に利用するこ
とができた。
インタラクティブ（対話的）な操作が可能になり、
初心者用の対話型プログラミング言語BASICが
登場。
コンピュータ同士がつながれたわけではない。
9
1.2.3 コンピュータ間通信




１９７０年代
コンピュータ間での瞬時のデータ転送が可能に
なった。
データを物理的に輸送する必要が無くなった。
複数コンピュータによる分散処理が可能になっ
た。
会社内では部署ごとにコンピュータを導入する
ようになった。
10
1.2.4 コンピュータネットワーク
の登場
１９８０年代

パケット交換技術により、異なるメーカーのコン
ピュータ間での相互通信が研究された。(70年代初
期)



様々な種類のコンピュータを相互接続できる
ネットワークが登場(80年代)
ウィンドウシステムが登場し、複数のプログラム
を同時に実行できるようになった。
ウィンドウシステムとネットワークが結びついた
ことにより、ユーザはあちこちのコンピュータ資
源を活用できるようになった。
11
1.2.5 インターネットの普及



１９９０年代
ダウンサイジング、マルチベンダ接続といった、異
なるメーカーのコンピュータを相互に接続し、安価
にシステムを構築するためにインターネット技術
が使われはじめた。
WWW（World Wide Web）による情報公開と、その
サービスを受けるwebブラウザ，インターネット
メールが企業や一般家庭に急速に普及し始めた。
パーソナルコンピュータは以前は単独（スタンドア
ロン）で使う個人の道具だったが、現在ではイン
ターネットにアクセスする道具として使う人が多い。
12
1.2.6 インターネット技術中心の
時代
２０００年代



インターネットは別々に発展してきた多くの技術を
すべてインターネットに取り込む方向に進んでい
る。
もともと電話網の上に構築されていたインターネッ
トだが，立場が逆転し、インターネットの技術を利
用したIP網の上に電話やテレビ放送、インター
ネットが構築されるようになってきている。
インターネットにつながれるものだけがいわゆる
｢コンピュータ｣だけではなく、携帯電話、家電製品
などがつながれるようになっていき、今後はありと
あらゆる物がつながれるようになっていくだろう。 13
1.2.7 すべての鍵を握る TCP/IP

インターネット技術＝TCP/IPは様々な通信技術
を１つに統合する応用性がある
14
コンピュータ利用形態の変遷
年
１９５０年代
１９６０年代
１９７０年代
１９８０年代
１９９０年代
２０００年代
内 容
バッチ処理の時代
タイムシェアリングシステムの時代
コンピュータ間通信の時代
コンピュータネットワーク
インターネット、イントラネットの普及
インターネット技術中心の時代
15
1.3 プロトコルとは


学籍番号 ４４０２０６２
氏名
原田 卓郎
16
プロトコルとは （語源）




プロトコル（Protocol）
「議定書（を作る）、条約などの原案（を作
る）、外交上の儀礼」と言う訳である
最近の新しい辞書ではコンピュータ用語と
して「通信の手順」と言う訳もある
プロトコルの元々の語源は外交上の国と
国の間の「約束ごと」、「外交手続き」
17
プロトコルとは



コンピューター同士の間で情報（データや
メール、メッセージ等）のやり取りをするた
めに必要な手順や方法に関する取り決め
や規則のこと
簡単に言うと、コンピュータの「共通言語」
のようなもの
最もよく使われる言語は・・・？
18
TCP/IP




最も広く用いられているネットワークプロト
コルの1つ
インターネットの標準プロトコルとなってい
る
メーカー固有のプロトコルでないため、誰
でもコンピュータに組み込むことが可能
言語における「英語」的存在
19
コンピュータでのプロトコル
(具体例）







どのような回線を使用して通信を行うか？
どのくらいの速さで通信を行うか？
受信したデータの内容に誤りがないか判定する
には？
また、誤っていた時の対処方法は？
どちらからデータを送るのか？ 一方通行なの
か？
相手に送信権を譲る時はどうするのか？
緊急データが出た時の割り込み方法は？
どのような道順でデータを送るのか？ どのような
20
言葉でデータを送るのか？
代表的なプロトコル
21
パケット通信





コンピュータ通信で、送信先のアドレスなどの制
御情報を付加したデータの小さなまとまりのこと
データをパケットに分割して送受信する通信方式
データを多数のパケットに分割して送受信
ある2地点間の通信に途中の回線が占有される
ことがなく、通信回線を効率良く利用できる
経路選択が柔軟に行えるため、一部に障害が出
ても他の回線で代替できる
22
１．４プロトコルの標準化
情報通信ネットワーク
学籍番号 ４４０２０９３
氏名 渡辺唯一
23
１．コンピュータ通信の登場から
標準化へ


独自にネットワーク製品を作ることでコン
ピュータ通信を実現
IBM社がSNAを発表したあと、各コンピュー
タメーカーは会社独自のネットワークアー
キテクチャを発表しプロトコルを体系化
日立製作所・・・・HNA
富士通・・・・・・・・FNA
NEC・・・・・・・・・・DINA
24
コンピュータの重要性の増加



コンピュータが小型化され、安価になると１
つの組織で異なるメーカーのコンピュータ
が複数導入されるようになる
メーカーが異なっていても互いに通信でき
るような互換性の必要性が生まれる
ネットワークのオープン化、マルチベンダー
化が始まる
マルチマベンダー化：ひとつの組織で複数のメー
カーからコンピュータを導入すること
25
問題点

プロトコルに互換性が存在しないため、異
なるメーカーの製品同士で正しく通信でき
ない
組織内のマルチベンダー化や企業間での情報流通
に対応できない

利用者にとっては拡張性に乏しく不便なも
のであった
例）企業間で電子取引を行うときの電子化された伝
票データのやりとり
26
コンピュータ同士
で通信不能
A社製コンピュータ
B社製コンピュータ
×
C社製コンピュータ
D社製コンピュータ
27
２．標準化

1.国際標準化機構のISOは国際標準とし
てOSIを標準化
大変複雑で大きなシステムであったため、パソコン
に不向きなネットワークプロトコルであると判断され、
市場で普及されなかった。

2.研究機関やコンピュータ業界が中心と
なってTCP/IPの標準化が推進される
標準化：異なるメーカーの製品同士でも互換性を
持って利用できるような規格をつくること
28
コンピュータ同士
で通信可能に
A社製コンピュータ
B社製コンピュータ
C社製コンピュータ
○
D社製コンピュータ
29
利点

プロトコルを標準化することによってハード
ウェアやOSの違いを意識することなく、
ネットワークに接続されたコンピュータと通
信することができ、利用者にとって便利な
ものになる

インターネットの普及につながる
30
1.5前半 プロトコルの階層化
４４０２００２
浅野 淳一
31
プロトコルについて
通信相手と同じ階層でやり取りするとき
の約束ごと
異機種間の相互接続が可能
A
プロトコル
B
32
プロトコルの階層化
通信に必要ないくつかの機能を階層に分割
ネットワークプロトコルの単純化
33
エンティティについて
階層ごとの機能を実現する実態のこと
コンピューター
N層エンティティ
N-1層エンティティ
・
・
・
・
１層エンティティ
34
プロトコルの階層化の運用
下位層から上位層にサービスを提供する
各階層をつなぎ合わせると通信が可能
Nエンティティ
N-1エンティティ
35
インターフェイスについて
上位層と下位層の間でのサービスのやり
取りの約束ごと
Nエンティティ
インターフェイス
N-1エンティティ
36
プロトコルの階層構造
コンピューターA
N層エンティティ
コンピューターB
プロトコル
・
・
イ
・
ン
・
・
タ
・
・
ー
・
・
フ
・
・
ェ
・
イ
・
・
ス
・
N-1層エンティティ
N層エンティティ
・
イ
・
・
ン
・
・
タ
・
ー
・
・
フ
・
・
ェ
・
イ
・
・
ス
・
・
プロトコル
N-1層エンティティ
37
階層化の具体例
言語層
エンティティ
通信装置層
プロトコル
インターフェイス
インターフェイス
プロトコル
38
階層化のメリット・デメリット
利点
拡張性や柔軟性にとんだシステム構築
責任の分界点の明確化
欠点
処理の重くなる
処理の重複化
39
1.5.3,4 OSI参照モデルと
各層の役割
学籍番号
氏名
4402011
市橋 拓也
40
OSI参照モデルとは
• 通信の機能を７つの階層に
分類したもの
• あくまでもモデルなので、プロ
トコルの詳細を決めるもので
はない
41
アプリケーション層（第7層）


通信に関するアプリケーションに特化している
ファイル転送(FTP)や、電子メール(SMTP,POP3)、
リモートログイン(telnet)などの通信を実現する
42
プレゼンテーション層（第6層）


アプリケーションが扱う情報を通信に適した形式
にする
逆に、通信で扱う形式をそれぞれのアプリケー
ションに適した形式にする。
43
セッション層(第5層）


コネクション（データの流れる論理的な通信路）
の確立、切断など、データ転送に関する管理
トランスポート層（第4層）以下の管理
44
トランスポート層（第4層）

両端ノード（終端のPCなどの機器)間のデータ転
送管理と、信頼性の確保
45
ネットワーク層（第3層）



宛先までデータを届ける役割
データを届けるときの経路を決める
アドレスの管理
46
データリンク層（第2層）


下位の物理層で直接されたノード間での
通信を可能にする
0,1の数列を意味のあるかたまり（フレー
ム）に分けて相手に伝える（フレームの生
成と受信）
47
物理層（第1層）

0,1を電気信号や光信号に変換したり、
もどしたりする。
48
まとめ


プロトコルの階層モデルはエンティティ、
インタフェース、プロトコルから成り立っ
ている
特に、OSI参照モデルは7つのエンティ
ティから成り立っているモデルである。
49
1.6 OSI参照モデルの通信処理
の例
4402067番 姫島 隆一郎
50
1.6.1 ７階層の通信

OSIの７階層モデルにおける通信の方法
・送信側
データを上位層から下位層へ伝える
（アプリケーション層 → プレゼンテーション層→…）
・受信側
データを下位層から上位層へ伝える
（物理層 → データリンク層 →…）
51
各階層での処理
送信側
上位層から渡されたデータに自分の階層のプロ
トコル処理に必要な情報をヘッダとしてつける
データ
ヘッダ
→
データ
ヘッダ
受信側
受信したデータをヘッダと上位層へのデー
タに分離してデータを上位層に渡す
52
1.6.2 セッション層以上での処理
AさんがBさんに向かって
「おはようございます」という文章を送る場合
53
アプリケーション層



データを送信する（Aさん）
相手側から送信された情報の分析（Bさん）
アプリケーション固有のエラー処理
54
プレゼンテーション層
「コンピューター固有の表現方式」
送
信
デ
ー
タ
受
信
デ
ー
タ
「ネットワーク全体での表現方式」
55
セッション層

コネクションを確立するタイミングや、デー
タを転送するタイミングの管理
56
1.6.3 トランスポート層以下での
処理
57
トランスポート層
データを確実に相手に届ける
ネットワーク層
ネットワークとネットワークが接続された環境で
送信ホストから受信ソフトまでパケットを配達する
データリンク層、物理層
通信媒体で接続された機器同士で
データのやり取りをできるようにする
58
1.7 通信方法の種類
学籍番号：４４０００６６
鈴木 大介
59
1.7.1-1 コネクション型




データの送信を開始する前に、送信ホストと受信
ホストの間で回線の接続をする(コネクション)。
ATM、フレームワーク、TCPなどのプロトコルがあ
る。
長所・・・相手が通信不可能な場合には無駄なパ
ケットを送らずに済む。
短所・・・毎回通信の前後にコネクションの確立と
切断の処理を行う必要がある。
60
1.7.1-2 コネクションレス型




通信相手がいるかどうかの確認をせず、送信者
の都合でデータを送信する。
イーサネットやIP,UPDなどのプロトコルがある。
長所・・・相手に届かない場合にも通信できる。
いつでもデータを送信することができる。
短所・・・情報が確かに相手に届くことが保証され
ない。常にデータの受信を確認する必
要がある。
61
1.7.2 通信相手の数による分類



ユニキャスト・・・１対１の通信のこと。電話に代表
される。
ﾏﾙﾁキャスト・・・１対特定多数の通信。特定グ
ループ内での通信に用い、電子
会議などに利用される。
ﾌﾞﾛｰドｷｬｽト・・・１対全員(ネットワーク内)の通信｡
データを必要としないパソコンに
も負担がかかってしまう。
62
1.7.3-1 回線交換




各々が複数の通信回線で接続された交換機が
データの中継処理を行う。通信の際は目的のＰＣ
との間に回線を接続する(コネクションの確立)。
一度コネクションが確立されると、切断されるま
で回線を占有できる。
交換機間の回線の数だけ同時に通信できるが、
回線数より通信希望数が多くなると、切断される
まで待たねばならない。
ＰＣ間の通信速度は全て一定。
63
1.7.3-2 パケット交換(1)


ルーターという交換機によって通信回線が結ば
れる。
ＰＣからパケットが送信され、それをルーターが
受け取り、ルーターの中の記憶装置(バッファ)に
入ってきた順に格納される。そして、先に入って
きたパケットから順番に転送される。従って、回
線の接続の手続きは必要ない。
64
1.7.3-2 パケット交換(2)


ＰＣやルーター間には通常1回線しかなく、共有
利用することになる。ネットワークの混雑状況に
よって、パケットの到着間隔が早くなったり遅く
なったりすることがある。
バッファがあふれるほどのパケットが流れると、
パケットが喪失することがある。
65
～補足～

パケット・・・データをパケットという単位で分割し、
送信元・宛先アドレスや元のデータ
における属性の情報(ﾍｯﾀﾞ)をつけて
送ること。
66
1.8 ネットワークの構成要素
４４０１０３７ 小松 俊介
67
接続するためのハードウェア
通信媒体
 ネットワーク機器
１．同軸ケーブル
１．ネットワークインタフェース
２．ツイストペアケーブル ２．リピータ
３．光ファイバーケーブル ３．ブリッジ
４．ルータ
５．ゲートウェイ

68
LANに使われるケーブルの特徴
最大速度
伝道距離
適用LAN
同軸ケーブル
数M～数百Mビット/
秒
ツイストペアケーブ
ル
１００Mビット/秒
数百m程度
小規模
光ファイバーケーブ
ル
数百Mビット/秒
最大100km程度
大規模、高速
185m～数十km
比較的大規
模
69
ネットワークインターフェイス




コンピュータをネットワークに接続す
るための装置
10BASE-T 100BASE-TXのポート（LANポー
ト）
イーサネットのNICを拡張スロットに増設
ノートブックタイプのPCの場合はPCカード形式
のNICが利用される
70
リピーター




OSI参照モデルの第一層の物理層で
ネットワークを延長する機器
減衰したデータを増幅・復元して送り出す装置
データリンクレベルでエラーが発生しても、
そのままデータは流れる
伝送速度の異なる媒体間を接続することは
できない
71
ブリッジ/レイヤ２スイッチ





ネットワークをデータリンク層で延長する装置
データリンクのフレームを認識・蓄積し新たなフ
レームとして送出
フレームをいったん蓄積するため、伝送速度の
異なるデータリンクも接続可
アドレスの学習によって転送の可否を判断変換
型ブリッジ
データリンク層（第2層）に位置付けられるのでレ
イヤ２スイッチと呼ばれる
72
ブリッジ/レイヤ２スイッチ


パケットを隣りのセグメントに流すかどうか
判断するものをラーニングブリッジと呼ぶ
異なるデータリンクを中継することができ
る
ものを変換ブリッジと呼ぶ
73
ルーター/レイヤ３スイッチ




ネットワーク層によってパケットを転送す
る装置
異なるデータリンクを相互接続できる
ネットワークの負荷を仕切る役割
データリンク層部分のスイッチングとネット
ワーク層部分のルーティングを同時に
実現する機器をレイヤ３スイッチと呼ぶ
74
ゲートウェイ




プロトコルの変換をする装置
トランスポート層からアプリケーション層ま
での階層でデータを中継・変換
互いに直接通信できない２つの異なる
プロトコルの翻訳作業をする
例としてインターネットの電子メールと、携
帯電話の電子メールを交換するサービス
75
まとめ

リピーターは物理層

ブリッジはデータリンク層

ルーターはネットワーク層

ゲートウェイはトランスポート、セッション、
プレゼンテーション層、アプリケーション層
76