Transcript 第3章 データリンク
第3章 データリンク
編集
背山有梨
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3.1 データリンクとは
4403098 山口哲平
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データリンク
ネットワークの最小単位
インターネットはデータリンクの集合体
コンピュータネットワークの基礎知識
OSI参照モデルのデータリンク層とは使い
分けられている
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3.1.1 MACアドレス
データリンクに接続しているノードを識別す
るために利用
データリンクの種類によらずただひとつしか
ない数値になる
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MACアドレスの図
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3.1.2 媒体共有型のネットワーク
通信媒体を複数のノードで共有
MACアドレスが必要
基本的に半二重通信
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コンテンション方式(CSMA方式)
データの送信権を競争で奪い取る
データが同時に送信されると衝突、壊れる
CSMA/CD方式
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トークンパッシング方式
トークンが巡回
トークンを持つステーションのみがデータを
送信
衝突が発生しない
誰でも平等に送信権が来る
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トークンパッシング方式の図
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3.1.3 媒体非共有型のネットワーク
ステーションをスイッチに直接接続
多くの場合全二重通信
スイッチの高機能化により、VLAN構築や
データ流量の制御が可能
スイッチが故障すると通信不可能
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3.2 イーサネット(Ethernet)
4403005 石原真樹
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イーサネットとは
イーサネットは、現在最も普及しているデー
タリンク。
制御の仕組みが単純で、NICやデバイスドラ
イバが作りやすく、そのため低価格である。
互換性と将来性を備えたデータリンク。
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イーサネットの種類と特徴
10BASE、100BASE、1000BASE。
10BASE2、10BASE5、10BASE-T。
速度の違うものは、速度変換機能を持つブ
リッジやスイッチングハブやルータなどで変
換をすれば、繋げることができる。
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イーサネットの種類
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イーサネットネットワーク図
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イーサネットはCSMA/CD方式
電送波の有無を確認してから流す(CSMA方
式)。
データを送信して、衝突が発生したら再送す
る方式(CD方式)。
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CSMA/CD方式の図
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イーサネットのフレームフォーマット
イーサネットで送信されるデータには、ヘッ
ダやフッタにMACアドレスなどの情報が追加
される。
追加されるデータはイーサネットの種類に
よって決まっている。
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イーサネットのフレームフォーマット
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主なイーサネットのタイプフィールドの割り当て
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3.3 FDDI
4403093 宮本佳徳
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3.3 FDDI(Fiber Distributed
Data Interface)
光ファイバーやツイストペアケーブルを用い、
100Mbpsの伝送速度を実現することが可
能
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3.3 FDDI(2)
トークンパッシング方式(アペンドトークンパッシング
方式)を採用
トークンパッシングの特徴はネットワークが混雑し
たときのふくそうに強い
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3.3 FDDI(3)
FDDIでは各ステーションは光ファイバーで
リング状に接続されている
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3.3.1 FDDIの特徴
一番の特徴はトークンパッシング方式を採用してい
ること
特に威力を発揮するのはネットワークが混雑したと
き
送信権が順番に回ってくるため、どのステーション
も平等にデータを送信することができる、また送信
権を制御しているため、CSMA/CDのような衝突が
発生することはない
またアペンドトークン方式などパフォーマンス向上
の工夫もされている
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3.3.1-2 アペンドトークン方式
データの最後にトークンを付加して送信する
方法
FDDIではトークンを2以上巡回させること
が許されている
トークンの巡回にかかる時間が長くなったと
きにも、ネットワーク前提のパフォーマンス
が下がらないように工夫されている
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3.3.2 FDDIのフレームフォーマット
FDDIではデータフレームとトークンフレーム
の2種類のフレームを使用する
データフレームではIEEE802.3Ethernetと
同じLLC/SNAPを使用
MACアドレスやタイプもイーサネットとFDDI
ではほとんど同じものを使用するため、イー
サネットとFDDIを変換する変換ブリッジが
存在する
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3.4 ATM
4403097
安松良太
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ATMとは?
(Asynchronous Transfer Mode)
=非同期転送状態
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ATMの主な特徴
シグナリング
SVC (Switched Virtual Circuit)
通信を開始する前に必ず通信回線の設定を必
要とする
通信回線を同時に複数接続できる
PVC(Permanent Virtual Circuit)
通信のたび接続を作るのではなく、固定的に
回線を接続しておく方法
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ATMの問題点
パケットを最大192分割して送ることになる
ので、そのうちのセルがひとつ失われてもそ
のパケットは受信されず、もう一度パケット
から再送されてしまう。
ATMには送信権の制御がないため、ネット
ワークがふくそうする可能性が高くなる。
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3.5 PPPとデータリンクプロトコル
4403046 佐藤要太郎
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3.5.1 PPPとは
一対一で接続するもの
PPPは純粋なデータリンク層
2点間を接続してデータ通信を行うための通
信プロトコル
LCPとNCPの2つのプロトコルを用いている
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3.5.2 LCPとNCP
LCPは上位層に依存しないプロトコル
・コネクションの確立や切断
・パケット長の設定
・認証プロトコルの設定
・通信品質の監視が可能
NCPは上位層依存プロトコル
・上位層がIPのとき、IPCPと呼ばれる
・IPアドレス設定
・TCP/IPのヘッダ圧縮が可能
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3.5.3 PPPのフレームフォーマット
フラグ
1オクテット
(01111110)
HDLCと呼ばれるプロトコルと同じ方式
“01111110”を前後でフレームとして区切る(フ
ラグシーケンス)
PPPはソフトウェアで実行されるため、処理に大き
な負荷がかかる
アドレス
1オクテット
(11111111)
制御
1オクテット
(00000011)
タイプ
1オクテット
データ
0~1500オクテット
FCS
4オクテット
フラグ
1オクテット
(01111110)
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3.5.4 PPPoE(PPP over Ethernet)
イーサネットのデータリンク層をPPPにする
・コネクションの管理
・認証機能の使用が可能
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3.6 その他のデータリンクプロトコル
4403022 鎌田和真
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3.6.1 Token Ring
IBMによってトークンパッシング型のLANと
して開発されたネットワーク
FDDIは、このToken Ringを発展させたも
の
4Mbpsまたは16Mbpsのデータ伝送速度
を実現
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3.6.2 100VG-AnyLAN
IEEE802.12で標準化されたプロトコル
音声グレードのカテゴリ3と呼ばれる品質の
UTPケーブルで、100Mbpsの速度を実現
フレームのフォーマットとしては、イーサネッ
トとトークンリング両方に対応
通信方式はデマンドプライオリティ方式
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3.6.3 ファイバーチャンネル
高速なデータチャンネルを実現するデータリ
ンク
ネットワークというよりSCSIのように周辺機
器を接続するバスに近い仕組み
133Mbpsから4Gbpsのデータ伝送速度を
実現
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3.6.4 HIPPI
800Mbpsまたは1.6Gbpsのデータ伝送速
度
スーパーコンピュータとスーパーコンピュー
タを接続するために利用
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3.6.5 IEEE1394
FireWire、i.Linkとも呼ばれる
AV機器を結ぶ家庭向けのLANとして注目
100から400Mbps以上のデータ伝送速度
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3.6.6 IEEE802.11b、IEEE802.11g
無線LANとも呼ばれる
2.4GHz帯の電波を利用して通信するため
の規格
データ伝送速度最大11Mbps(802.11b)
または54Mbps(802.11g)通信可能距離
30から50m
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3.6・7 IEEE802.11a
無線LAN
5Gbps帯の電波を利用し、データ伝送速度
最大54Mbps
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3.6.8 Bluetooth
2.4GHz帯の電波を利用して通信するため
の規格
データ伝送速度下り721kbps、上り57.6k
bps
通信可能距離10m前後
通信可能端末の台数最大8台
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3.7 データリンク技術の変化
4403076 浜田ちひろ
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3.7.1 スイッチング技術
通信媒体を共有する方式では、ネットワー
クに接続されるホスト数が多くなると通信性
能が下がる
↓
媒体非共有型で利用されていたスイッチ技術を
利用できるようにする機器の登場
Ex) スイッチングハブ イーサネットスイッチ
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イーサネットスイッチ
*複数のポートを持ったブ
リッジで、各ポートごとに
MACアドレスの学習機能
が付いている
→性能の低下をある程度抑
える
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3.7.2 ループを
検出するための技術
ブリッジでネットワークを
接続する時に、
ループを作るとどうなる?
↓
*回り続けるフレームが増え、
ネットワークをメルトダウン
させてしまうことも
*適切な形のループならトラ
フィックを分散させたり、耐
障害性を向上させる
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スパニングツリー
*IEEE802.1Dで定義されている
*各ブリッジはBPDU [Bridge
Protocol Data Unit]と呼ばれる
パケットを交換、通信に使用す
るリンクとしないリンクを決定し、
制御する
*ブリッジの機能だけでループを
解消できる
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ソースルーティング
*IBMによってトークンリングネットワーク用に
開発された
*送信コンピュータがどのブリッジを経由して
フレームを流すか決定しフレームのRIF
[Routing Information Field]に書き込み、そ
れをもとにブリッジが配送処理を行う
*送信コンピュータ自体がソースルーティング
機能を持っている必要がある
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3.7.3 VLAN(Virtual LAN)
VLAN技術が利用できるブリッジを使え
ば、ネットワークのトポロジーを変更しな
ければならない場合にネットワークの配
線を変えることなく構造を変えることがで
きる。
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VLANとタグVLAN
単純なVLAN
タグVLAN
*スイッチの各ポートごとに、 *異なるスイッチにまたがるセグ
セグメントに分けられる
メントを構築できるように
VLANを拡張したもの
*IEEE802.1Qで標準化された
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