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2004年6月7日（月） 情報コミュニケーションIII A 第7回 ネットワークインターフェース（アクセス）層 前回までは HTTP, SMTP プロトコル Web閲覧、 メールなどのアプリケーション関連 DNS IPアドレス⇔ホスト名の対応付けサービス IP（Internet Protocol） パケット交換 経路制御 全て TCP/IP プロトコルに含まれて階層モデルで 表すことができる プロトコルの階層化 インターネットのプロトコル（決まりごと）は大規模で複雑 ⇒ 一つにまとめるのは至難の技 複数の層（レイヤー）に分けて階層化 例えば、電話の会話で、 相手を確認して会話のやりとり 言語が同じ日本語である 電話機(機器)間のやりとり 電話機(機器) 下から順番に処理 ネットワークアーキテクチャ 階層的な構造になっている OSIの7層モデル （OSI基本参照モデル） アプリケーション層 プレゼンテーション層 TCP/IPアーキテクチャ アプリケーション層 （HTTP, SMTP, DNS） セッション層 トランスポート層 トランスポート層 （TCP/UDP) ネットワーク層 インターネット層（IP） データリンク層 ネットワークインターフェース （アクセス）層 物理層 今回の講義内容 ネットワークインターフェース（アクセス）層 ネットワークに接続される物理的な機器 LAN規格（イーサネット） ネットワーク接続機器 リピータ、ブリッジ、ルータ PCを使った演習 MACアドレスを調べる ipconfig, ifconfig コマンド arp コマンド イーサネット(Ethernet) LANの規格 アメリカ Xerox社とDEC社によって考案 バス型の通信路 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 衝突検知，再送機構 通信の衝突 バス型の通信路 通信の衝突が起こる ⇒ どう対応するか？ 衝突 CSMA/CD 通信路の状態をチェックできる 他の通信はないか? 衝突は起こってないか? 自分の通信で衝突が起こったことを検出可能 再度送信をやり直す CSMA/CDの動作の流れ 送信する場合にまず伝送路の状態を確認 もし，伝送路が空いていれば，送信を開始 もし，伝送路が空いなければ，空くまで待機 送信している間は衝突が起こっていないか常に確認 衝突を検知したら，すぐに送信を止める 衝突を他のノードに知らせるための信号(JAM信号)を送信 JAM信号を送信し終ったら適当な時間待機 最初はランダム，その後待ち時間の最大値で 待機が終わったら再び最初に戻って送信を開始 16回失敗したら，送信エラーで終了 CSMA/CDの流れ図 Start 通信路の状況を確認 no 送信を止めて JAM信号を送信 空いているか？ yes データを送信 衝突を検知 したか？ no 正常に通信終了 適当な時間待つ yes 16回失敗したか？ yes 通信エラー no MAC (Media Access Control)アドレス （物理アドレス） ネットワークアダプタ間の通信に用いるアドレス 6バイトで表現 例）00:a0:c9:10:c6:94 アダプタのROMなどに書き込み 全世界で唯一に定める必要 どの装置も違うアドレスをもつ メーカに先頭3バイトのベンダコードを割り当て ベンダコード（インテル） 00:a0:c9 :10:c6:94 ノード番号 MACアドレスとIPアドレス MACアドレス...ネットワークインターフェース（物理）層 IPアドレス…インターネット（IP）層 MACアドレス（物理アドレス）とIPアドレス（論理アドレス） を変換して利用 ソフトウェアレベルではIPアドレスで通信 物理層では、MACアドレスで相手を指定する 変換機構が必要 ARP(Address Resolution Protocol) IPアドレスからMACアドレスを調べる IPアドレスをセットしたパケットでブロードキャスト 該当するホストがMACアドレスを返す ARP（Address Resolution Protocol）テーブル ARPで得たIPアドレスとMACアドレスの対応表 一定時間メモリ上に保持 ARPテーブルを調べる方法 arp コマンド C:\>arp -a Interface: 163.221.164.123 on Interface 0x5000005 Internet Address Physical Address Type 163.221.164.1 00-e0-52-fe-73-00 dynamic 163.221.164.36 00-10-5a-63-17-7b dynamic 163.221.164.58 00-aa-00-a8-d0-66 dynamic C:\> IPアドレス MACアドレス イーサネットの規格 Ethernet（通信速度 10Mbps） 10Base-5, 10Base-2 10Base-T Fast Ethernet（通信速度 100Mbps） 100Base-TX 100Base-FX Gigabit Ethernet （通信速度 1Gbps） 1000Base-LX, 1000Base-SX 1000Base-T 10Gigabit Ethernet（通信速度 10Gbps） 10GBase-SR, SW, LX4, LR, LW, ER, EW CSMA/CD方式は使わない 10Base-5 最初に作られたイーサネットの規格 太い同軸ケーブルを伝送媒体として使う 当初は黄色のみだった⇒イエローケーブル 一つのセグメントで最大長500m 1本のケーブルの長さ セグメントに接続できるノード最大数100 コネクタ トランシーバ 10Base-5の接続方法 同軸ケーブルに接続装置（トランシーバ）を取付 ノードへはトランシーバケーブルで接続 衝突検知はトランシーバが行う 次に送るべき通信先の対応表（テーブル）をもつ トランシーバ 終端抵抗 10Base-2 細い同軸ケーブルを伝送媒体として利用 Thinケーブル セグメント最大長185m ケーブルの合計の長さ セグメントに接続できるノード最大数30個 T型のBNCコネクタでインタフェースに接続 10Base-2の接続方法 ノード間をケーブルで結ぶ 一筆書きの要領 トランシーバは通常インタフェースに内蔵 10Base-T ハブ(HUB)を中心にスター型に接続 UTP(非シールドより対線）ケーブル コネクタはモジュラジャック(RJ45) 通信はバス型 ハブとノード間は最大100m AUI BNC ハブ ＵＴＰケ－ブル （ＲＪ４５） Fast Ethernet（100Mイーサネット） 通信速度を100Mbpsにしたもの 100Base-TX 10Base-Tの拡張 通信品質のよいUTPケーブルを使用 カテゴリー5以上 ハブ，ノード間は最大100m 100Base-FX 光ファイバ使用 ハブ，ノード間は最大2km ギガビットイーサネット 通信速度は1Gbps 光ファイバでの利用が多い マルチモードファイバ(MMF) 直径が大きなファイバ(50,62.5μm) 減衰しやすく伝送距離が短い（建物内（階間）で利用） シングルモードファイバ(SMF) 直径が小さいファイバ(9μm) 値段が高い 減衰しにくいので、伝送距離が長い （建物間で利用） ギガビットイーサネットの規格 1000Base-SX 波長の短い信号を利用(850nm) セグメント長550m(MMF,50μmの場合) 1000Base-LX SXより波長の長い信号を利用(1300nm) セグメント長は5000m(SMF),550m(MMF) 1000Base-T UTPケーブルを使ったもの イーサネットの規格を拡張しセグメント長を100mに 10ギガビットイーサネット 通信速度は10Gbps 100Mbps の100倍の速度 CSMA/CD にこだわらない方式 全二重モードのみ 光ファイバでの使用が主 MAN、WAN など大規模ネットワーク向け 100ギガビットイーサーネットも開発中 10ギガビットイーサネットの規格 伝送距離 ファイバ種別 10Gbase-SR 10GBase-SW 10GBase-LX4 10GBase-LR 10GBase-LW 10GBase-ER 10GBase-EW 波長 65m 50/62.5μ MMF 850nm 65m 50/62.5μ MMF 850nm 300m 50/62.5μ MMF 1310nm 10km 10μ SMF 1310nm 10km 10μ SMF 1310nm 40km 10μ SMF 1550nm 40km 10μ SMF 1550nm 無線LAN ケーブル不要（PCカードを使用） 場所を問わない、モバイル向け 家庭内でも利用が普及しつつある 主な規格 IEEE802.11b 周波数2.4GHz 帯を使用、最大通信速度: 11Mbps IEEE802.11a 周波数5.2GHz 帯を使用、最大通信速度: 54Mbps IEEE802.11g 周波数2.4GHz 帯を使用、最大通信速度: 54Mbps Bluetooth 携帯機器向けの規格 その他のLAN トークンリング リング型のネットワーク（4Mbps, 16Mbps） FDDI リング型、二重構造（100Mbps） かつてはバックボーンの主流 ⇒ イーサネットの高速化で衰退 ATM マルチメディア（音声、画像）通信向き （最大 約630Mbps） ISDNの基礎技術 設定が複雑 ネットワーク構成機器 ネットワークインターフェース コンピュータをネットワークに接続する装置 （モデム、LANカードなど） リピータ ネットワークを物理的に延長する装置（ハブなど） ブリッジ 異なるLAN規格のネットワークを物理的に延長する装置 （スイッチングハブなど） ルータ（ゲートウェイ） ネットワーク間を中継する装置 リピータ セグメントとセグメントの仲介装置 信号の増幅 セグメント長を伸ばすことができる セグメントをまたがったCSMA/CD 昔のハブ（10Base-T、100Base-TX） 1つのネットワークで使えるリピータは4つ それ以上ではCSMA/CDが使えない ブリッジ ネットワークを分割する １ネットワークのノード数を削減 衝突の回数を減らす MACアドレスを見て必要なもの だけ中継 MACアドレスの学習 ブロードキャストは中継しない スイッチングハブ バス型ではなくハブで1対1の通信が実現 MACアドレスを記憶して切り替え 衝突が起こらなくなり通信が高速化 ルータ ネットワーク間のパケットの中継 ネットワーク層 OSIの第３レイヤ IPパケットなど 経路情報を見て判断 レイヤ３スイッチ ルーティング+スイッチ機能 スイッチングによる高速化 演習1 MACアドレスを調べる ipconfig /all N:\>ipconfig /all Windows NT IP Configuration Host Name . . . . . . . . . : s028-t2.kyoto-wu.ac.jp DNS Servers . . . . . . . . : 192.168.110.100 192.168.110.104 ･･････ Ethernet adapter E100B1: Description . . . Physical Address. DHCP Enabled. . . IP Address. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : : : : Intel(R) PRO PCI Adapter 00-D0-B7-18-CC-9F No 192.168.157.3 演習2 MACアドレスを調べる arp -a C:\>arp -a Interface: 163.221.164.123 on Interface 0x5000005 Internet Address Physical Address Type 163.221.164.1 00-e0-52-fe-73-00 dynamic 163.221.164.36 00-10-5a-63-17-7b dynamic 163.221.164.58 00-aa-00-a8-d0-66 dynamic C:\> IPアドレス MACアドレス （１）隣のマシンに ping を行った後で ARPテーブルがどう変化するか 調べてみる 例） ping 192.168.157.151 （２）UNIXマシン(db.kyoto-wu.ac.jp) ではどういう結果になるか？ 課題 （１）～（４）について、メールで送信すること(〆切 6/13) 題名：0607 送信先 : [email protected] 学生番号、氏名は必ず書くこと （１）MACアドレスを調べる 自分が今使用してるマシン（WindowsNT）は？ db.kyoto-wu.ac.jp は？ （２）UTPケーブルの作り方が書いてるページを調べる Webで検索し、そのURLを明記 （３）ハブあるいはルータ製品について調べてみる Webで検索し、製品を紹介しているURLを明記 どんな製品か？価格は？ （４）今日の講義、演習に関する感想、コメント、質問、苦情等