Transcript 第3章 データリンク
第3章 データリンク まとめ：4402014 浦野 雅輝 3章 データリンク 1 3.1 データリンクとは 4402014 浦野 雅輝 3章 データリンク 2 データリンクとは 通信媒体で直接的に接続された機器間の通信を 可能にするプロトコル 通信媒体の例 →同軸ケーブル、より対線、光ファイバー、電波、赤外線 など データリンクの例 →イーサネット、FDDI、電話回線上のPPP データリンク＝ネットワークの最小単位 →インターネット＝データリンクの集合体 3章 データリンク 3 ネットワークのトポロジー ネットワークの接続形態、構成形態 見かけの配線の形、論理的なネットワークの仕組み トポロジーの例 →バス型、リング型 スター型、メッシュ型 現在のネットワーク →単純なトポロジーの複雑な構成体 3章 データリンク 4 Macアドレス データリンクに接続しているノードの識別子 主にIEEE802.3で規格化されている 48ビットの長さ（例：00:80:45:12:21:06） 3～24 ベンダ識別子 25～48製造したカードごとに違う数字 データリンクの種類によらずただ一つ 123 24 25 ベンダ識別子 48 ベンダ内での識別子 3章 データリンク 5 媒介共有型のネットワーク 通信媒体を複数のノードで共有するネットワーク 媒体共有型ネットワーク例 →イーサネット・FDDI 宛先のコンピューターの識別にMacアドレスを使用 同じ通信路を使ってデータの送受信制御を行う 半二重通信（一方通行の通信）のため 通信の優先権の制御が必要 3章 データリンク 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方式 データが同時に送られると衝突が発生 →回線混雑時には急激に性能が低下 CSMA/CD方式 CSMA方式を改良した方式 イーサネットに採用されている 衝突を早期に検出して素早く通信路を解放 3章 データリンク 7 トークンパッシング方式 トークンを巡回させ、送信権制御する方式 衝突が発生せず、平等に送信権が回ってくる 性能向上の工夫 アーリートークン方式 アペンドトークン方式 複数のトークンを使用 3章 データリンク 8 媒介非共有型のネットワーク 通信媒体を共有せずに専有する方式 スイッチがフレームを転送する 全二重通信（同時に送受信可能な通信） 媒体非共有型ネットワーク例 →ATM スイッチに高度な機能を持たせる 仮想的なネットワークの構築・データ流量の制御 故障すると接続された全PCの通信が不可能になる 3章 データリンク 9 3.2 イーサネット (Ethernet) 4402048 長島 健悟 3章 データリンク 10 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。 3章 データリンク 11 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。 3章 データリンク 12 イーサネットの種類 3章 データリンク 13 イーサネットネットワーク図 3章 データリンク 14 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)。 3章 データリンク 15 CSMA/CD方式の図 3章 データリンク 16 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。 3章 データリンク 17 イーサネットのフレームフォーマット 3章 データリンク 18 主なイーサネットのタイプフィールドの割り当て 3章 データリンク 19 3.3 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 4402039 チョウ リツ 3章 データリンク 20 FDDIとは？ 光ファイバー、ツイストペアケーブルを利用する LAN規格の一つ アクセス制御にトークンパッシング方式 最大伝送100Mbps 最大伝送距離は100km 1987年にアメリカ規格協会(ANSI)で標準化され その後、ISOの規格にもなっている 3章 データリンク 21 FDDIのネットワーク 2重リングに属すステーション DASステーション FDDIネットワーク FDDIコンセントレータ SASステーション SASステーション １重リングに属すステーション 3章 データリンク 22 コンセントレータ （理論的にはリング型） コンセントレータ コンセントレータを用いた接続 （見かけはスター型） コンセントレータ 3章 データリンク 23 トークンパッシング方式 ネットワークが混雑したときの輻輳に強い 平等 平等 平等 平等 トーク ン データ 平等 平等 データの最後に トークンを付加して送信する。 3章 データリンク 24 FDDIの弱み Ethernetより機器のコストが高い 仕組みが複雑より高速なネットワークへの規格化が 進まない Ethernetの高速化に伴い使われなくなりつつある FDDI 3章 データリンク 25 FDDIのフレームフォーマット 1オクテットは8ビットに相当す る,通信分野でよく出てくる。 FDDIデータフレームフォーマット 開始 デリミタ 1 octet 開始 デリミタ 1 octet フレーム 宛先MAC 制御 アドレス 1 octet 6 octet フレーム 終了 制御 デリミタ 1 octet 4 bit 送信MAC アドレス 6 octet LLC SNAP 3 octet 5 octet FDDI データ FSC 0~4352 octet 4 octet ブリッジ 終了 フレーム デリミタ 状態 1 bit 1 ~ 2 4 bit Ethernet FDDIトークンフレームフォーマット 3章 データリンク 26 3.5 PPPと データリンクプロトコル 3章 データリンク 27 PPP（Point-to-Point Protocol）とは 一対一（ポイントツーポイント）で接続するもの。 PPPは純粋なデータリンク層 （通信はできない） 専用回線、フレームリレー、アナログ電話回線、IDSL、 ATM、その他 3章 データリンク 28 LCP（Link Control Protocol）とは LCPと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 通信品質の監視をするかの設定 3章 データリンク 29 NCP（Network Control Protocol）とは 上位層に依存したプロトコル 上位層がIPのときIPCP呼ばれる ＩＰアドレスの設定 TCP/IPのヘッダ設定のネゴシエーション 3章 データリンク 30 PPPのフレームフォーマット HDLCと呼ばれるプロトコルと同じ “01111110”を前後でフレームとして区切る （フラグシーケンス） フラグ １オクテット (01111110) 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 3章 データリンク 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) 31 PPPoE (PPP over Ethernet) ADSLやケーブルテレビなどによるインターネット 接続サービスでは、イーサネットを利用してPPP の提供するもの。 イーサネット １４オクテット バージョン ４ビット PPPoEヘッダ ６オクテット タイプ ４ビット PPPプロトコル ２オクテット コード 1オクテット データ 38~14９２オクテット セッションID ２オクテット 3章 データリンク FCS 長さ ２オクテット 32 3.6 その他の データリンクプロトコル 4402086 山口 幸司 3章 データリンク 33 用語解説 LAN WAN MAN SAN bps K,M,G 建物やキャンパス内のネットワーク LANを繋ぐ地域規模のネットワーク 都市間を繋ぐネットワーク PCとストレージを繋ぐネットワーク 転送速度の単位（ビット毎秒） 1000=1K 1000K=1M 1000M=1G （通信速度では1000倍 記憶容量では1024倍） Wi-Fi認定 他製品との互換性テストにパスした無線 LAN製品に与えられる認定 3章 データリンク 34 データリンクプロトコル（有線） データリンク名 伝送速度(/bps) 用途 Ethernet (3.2) 10M, 100M, 1G, 10G LAN, MAN FDDI (3.3) 100M LAN, MAN ATM (3.4) 25M～, 155M, 622M, 2.4G LAN～WAN Token Ring 4M, 16M LAN 100VG-AnyLAN 100M LAN Fiber Channel 133M, 4G SAN HIPPI 800M, 1.6G 1対1 IEEE1394 100M～400M 家庭向け 3章 データリンク 35 データリンクプロトコル（無線） データリンク名 伝送速度(/bps) 用途 IEEE802.11a 6M～54M 無線LAN IEEE802.11b 1M, 2M, 5M, 11M 無線LAN IEEE802.11g 最大54M 無線LAN Bluetooth 下り723K, 上り57K 無線LAN 簡易無線通信 3章 データリンク 36 Token Ring 転送速度 4Mbps, 16Mbps 用途 LAN, MAN トークンパッシング(3.1.2)を用いた環状LAN 有効転送能力が95％程度 FDDI（3.3）に応用されている 3章 データリンク 37 100VG-AnyLAN 転送速度 100Mbps 用途 LAN EthernetやToken Ringと親和性がある DPAMによる高効率通信（実測90Mbps以上） 音声グレードのカテゴリ３UTPを用いる Ethernet（100BASE-TX）が普及したので、ほと んど普及していない 3章 データリンク 38 Fiber Channel 転送速度 133Mbps - 4Gbps 用途 SAN 多数のワークステーション、サーバー、ストレー ジを接続できる 高速なネットワークへの応用が期待される 3章 データリンク 39 HIPPI 転送速度 800Mbps, 1.6Gbps 用途 １対１通信 スーパーコンピュータ同士や、周辺機器との接 続 3章 データリンク 40 IEEE1394 転送速度 100Mbps - 400Mbps 用途 家庭向け AV機器向け デジタルビデオカメラの外部出力端子（DV端子） に採用されている 接続ケーブルによる電源の供給が可能 FireWire, i.Linkとも呼ぶ 3章 データリンク 41 3.6.6 IEEE802.11ｂ 転送速度 1Mbps, 2Mbps, 5Mbps, 11Mbps 用途 無線LAN 無免許で使える2.4GHz帯を使用 2.4GHz帯はノイズが多く、混雑している 無線LANの大部分を占める ホットスポットなどでよく利用される Wi-Fi認定あり 3章 データリンク 42 3.6.6 IEEE802.11g 転送速度 54Mbps 用途 無線LAN IEEE802.11bと同じ2.4GHz帯を使用し、より高速 な転送速度をサポート IEEE802.11bと互換性を持つ 2.4GHz帯のノイズと混雑が高速通信の障害になる Wi-Fi認定あり 3章 データリンク 43 IEEE802.11a 転送速度 54Mbps 用途 無線LAN 屋外での使用が禁止される5GHz帯を使用 IEEE802.11bやIEEE802.11gと互換性はない 5GHz帯は混雑が少なく、ノイズが少ない 電波の直進性の強さと、透過性の低さが欠点になる Wi-Fi認定あり 3章 データリンク 44 Bluetooth 転送速度 下り723Kbps、上り57Kbps 用途 無線LAN、簡易無線通信 IEEE802.11b/gと同じ2.4GHz帯を使用 やはり2.4GHz帯のノイズと混雑が問題になる 携帯電話・PDAなどの小型機器が対象 デジカメとプリンタを繋ぐものもある 3章 データリンク 45 3.7 データリンク技術の 変化 4402090 山田浩隆 3章 データリンク 46 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 それを防ぐためにスイッチングハブやイーサネッ トスイッチが登場 3章 データリンク 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 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押さえる 3章 データリンク 48 イーサネットスイッチ 3章 データリンク 49 ループを検出するための技術 ブリッジでループを作った場合、永久に回り続け るフレームが増えてネットワークをメルトダウンさ せる 解決策としてスパニングツリー、ソースルーティ ングがある 3章 データリンク 50 ループのあるネットワーク 3章 データリンク 51 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と呼ばれるパケットを交換してループ を消すように制御している 3章 データリンク 52 ソースルーティング IBMによって開発された 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に書き込む。 それをもとにブリッジが配送処理を行う 3章 データリンク 53 VLAN（Virtual LAN） ネットワークのトポロジーを変更するときVLAN技 術を利用できるブリッジ（スイッチ）ならば・・・ 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 3章 データリンク 54 単純なVLAN 3章 データリンク 55 VLANでのEthernetフレームフォーマット タイプ 優先度 CFI VLAN ID １６ビット 3ビット 1ビット 12ビット 8100（16進 数） 0 3章 データリンク 56