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 1 3.1 データリンクとは ４４０３０９８ 山口哲平 2 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 3 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 4 ＭＡＣアドレスの図 5 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 6 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 7 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 8 トークンパッシング方式の図 9 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 10 3.2 イーサネット(Ethernet) 4403005 石原真樹 11 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。 12 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。 13 イーサネットの種類 14 イーサネットネットワーク図 15 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)。 16 CSMA/CD方式の図 17 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。 18 イーサネットのフレームフォーマット 19 主なイーサネットのタイプフィールドの割り当て 20 3.3 FDDI ４４０３０９３ 宮本佳徳 21 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 22 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 23 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 24 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 25 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 26 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 27 3.4 ATM 4403097 安松良太 28 ATMとは？ （Asynchronous Transfer Mode） ＝非同期転送状態 29 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 30 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。 31 3.5 PPPとデータリンクプロトコル 4403046 佐藤要太郎 32 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 33 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 34 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) 35 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 36 3.6 その他のデータリンクプロトコル 4403022 鎌田和真 37 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 38 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 39 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 40 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 41 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 42 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 43 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 44 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 45 3.7 データリンク技術の変化 4403076 浜田ちひろ 46 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 47 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 48 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 49 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 50 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 51 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。 52 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 53