Transcript 9 物理層,伝送媒体と公衆通信サービス

9 物理層,伝送媒体と公衆通信
サービス
1
構 成
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
0,1の符号化
コンピュータを結ぶ通信媒体
公衆通信サービス
インターネットへの接続形態
IPv6と未来のネットワーク
この章のまとめ
鈴木大介
小松俊介
小畠大樹
高野蓉功
山腰諒一
鈴木大介
9.5のみ2003年度版より抜粋
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9.1 ０と１の符号化
４４０００６６
鈴木大介
3
物理層の役割
• コンピュータが処理する”0”と”1”を電圧の変
化や光の点滅の信号に対応させる
→送信側
• 電圧の変化や光の点滅を”0”と”1”のデータ
に戻す
→受信側
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主な符号化方式
5
送受信処理における変換
FDDIなどで利用されているNRZIでは０が連続
すると、ビットとビットの切れ目がわからなくなる
↓
４B／５Bという方法で変換
・・・４ビットのデータを必ず１を含む5ビット
のシンボルと呼ばれるビット列に変換 し、
4ビット以上０が続くのを防ぐ。
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9.2 コンピューターを結ぶ通信媒体
４４０１０３７ 小松俊介
7
9.2.1 同軸ケーブル
• イーサネットまたはIEEE802.3(10BASE5、
10BASE2)などで利用される
• 両端には５０Ωの終端抵抗（ターミネーター）
を取り付ける
• 10BASE５…Thickケーブル
• 10BASE２…Thinケーブル
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9.2.1 同軸ケーブル
ターミネーター
10 BASE 5
トランシーバ
トランシーバケーブル
NIC
9
9.2.1 同軸ケーブル
ターミネーター
10 BASE 2
T型コネクタ
NIC
10
9.2.2 ツイストペアケーブル
（より対線）
• 導線を2本1組でより合わせた（ツイストした）
もの
• ノイズの影響を小さくし、ケーブル内の信号の
減衰を抑制
• イーサネット（10BASE-T、100BASE-Tなど）
の媒体としてよく使われている
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9.2.2 ツイストペアケーブル
（より対線）
信号の伝送方式
• RS232Cを使用した通信のようなグラウンド
信号（0ボルト）に対し、送信するビット列に対
応した変化を1本の線に流し処理
• RS-422のようなグラウンド信号を使用せずに
伝送ビット列に対応する信号（プラス側信号）
とそれと正反対の信号（マイナス信号）を1対
1（ペア）にして送信
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9.2.2 ツイストペアケーブル
（より対線）
ツイストペアケーブルの種類
• STP
－外被の下にシールドと呼ばれるアルミ箔や網の
ような導線で内部のツイストペアケーブルを保護
しているケーブル
－外部からの電気的影響を抑えることが可能
• UTP
– ケーブル外被の中がツイストペアケーブルだけで
構成されるもの
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9.2.2 ツイストペアケーブル
（より対線）
ツイストペアケーブルのペアの組み合わせ
• ツイストペアケーブルを使用した通信は、信
号のプラス側とマイナス側をペアにして通信
を行うことによって効力を発揮する
• ケーブルをコネクタに接続するときにどのペ
アがどの接続点につながっているかが重要
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9.2.2 ツイストペアケーブル
（より対線）
EIA/TIA568B
８
ペア４
７
６
５
ペア１
ペア３
４
３
２
ペア2
１
ＲＪ－４５
EIA/TIA568Bにおいて
１０BASE-Tはペア２、ペア３を使用
ＦＤＤＩはペア２、ペア４を使用
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9.2.3 光ファイバーケーブル
• 同軸ケーブルやツイストペアケーブルによる
接続ではサポートできない数㎞離れた遠隔
地を接続する
• ノイズなどの電波障害からネットワークを保
護する
• より高速に伝送する
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9.2.3 光ファイバーケーブル
• 価格が非常に高価
• ほかのメディアに比べて接続作業が難しく、
専門の技術と機器が求められる
• 光ファイバーを使用したネットワークを構築す
る場合、将来の増設計画、また拡張性などを
十分考慮した上で接続経路やしようする媒体
などを検討する必要
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9.2.3 光ファイバーケーブル
光ファイバーケーブルの分類
• シングルモード光ファイバー
• 光を通すコアの部分が細い光ファイバーケーブ
ル
• レーザー光が、細いケーブルを直線的に伝搬し、
ケーブル中でほとんど分散せずに信号を伝える
• マルチモードより長距離伝送や超高速伝送が可
能
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9.2.3 光ファイバーケーブル
光ファイバーケーブルの分類
• マルチモード光ファイバー
• 光を通すコアの部分が太い光ファイバーケー
ブル
• ケーブル内を光が反射しながら伝わる
• シングルモードよりは長距離の伝送や超高速
伝送には向かない
• ケーブル径を太くでき、取り扱いも楽で、製作
と施工のコストを小さくできる
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9.2.4 無線
• 空間中を飛び交う電磁波を利用するため
ケーブルを利用しない
• よく利用されるのは赤外線とマイクロ波
• 赤外線はごく近距離
• マイクロ波は遠距離
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9.2.4 無線
• 無線ＬＡＮなどでは2.4GHz帯の極超短波と呼
ばれる周波数帯を使用
• 電波が広がりを持って伝わるため、周波数が
近い場合には正しく通信できなくなる
• 周波数を管理することが必要
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9.2.4 無線
• 短波よりも波長が短いマイクロ波になると指
向性が強くなる
• ２点間を結ぶ通信回線や、静止衛星を利用し
た衛星回線などに利用される
• アンテナさえ設置できれば離島や山奥と通信
が可能になるため近年よく利用される
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9.3 公衆通信サービス
4402017 小畠 大樹
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公衆サービス
• LANのような構内の接続ではなく，外部
と接続する場合に使用するサービス．
NTTやKDDIなどに料金を払って通信回
線を借りる形態をとる．
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アナログ電話回線
• 電話回線を利用して通信すること．
• コンピュータを電話回線で接続するため
には，デジタル信号とアナログ信号を変
換するモデムが必要になる．
• 通信速度は，56kbpsが一般的速度．
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ISDN
(Integrated Services Digital Network)
• アナログ通信で使用していた交換機をデジタ
ル化し，1回線に複数の通信路を設定して高
速通信を可能のしたもの．
• デジタル回線を使用したことで，高い品質と
高い機能を提供することが出来る．
• 通信速度は，一般家庭向けINSネット64
（ ２B+D ）で144kbps.
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PHS
• 32kbps~128kbpsのデジタル回線になってい
る。
• 普通に音声で通話するときは、音声信号が
ADPCMと呼ばれるデジタル音声に変換され
てから電波で送信される。
• このデジタル回線を直接利用する伝送手順
にPIAFがある。
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ADSL
(Asymmetric Digital Subscriber Line)
• 電話機と電話局の交換機の間の回線を
利用し，そこにスプリッタと呼ばれる分配
機を設定し，音声周波数とデータ通信用
の周波数を混合・分離する．
• 通信速度は，上りが3Mbps，
下りが1.5～45Mbps程度．
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ケーブルテレビ
• 電波を主体とするテレビ放送を，ケーブルを使って
放送するサービスです．
• インターネットに接続するには，加入者宅にデータ
通信用のケーブルモデムを設置し，放送局に設置さ
れたセンターモデムと通信する．
• 通信速度は，10Mbps．ただし，時間帯，利用状況
により著しく低い通信速度になる場合もある．
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専用回線(専用線)
• 接続形態は1対1接続に限られる．
• 通信速度は，使用用途について細かく
帯域を設定可能．
･デジタル専用サービス（64kbps~6，50，150Mbps）
･ ATMメガリンクサービス（0.5，1~135，600Mbps）
･メトロハイリンク（45,150,600Mbps）
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X.25(公衆パケット交換サービス)
• 公衆データ網におけるパケットモードで動作
するデータ端末装置（DTE）とデータ回線終
端装置（DCE）間のインタフェース
• ひとつの回線から複数のサイトに同時に接続
可能
• エラー処理や転送効率を考慮
• 通信速度は，9.6Kbpsまたは64Kbps．
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フレームリレー
• 蓄積交換方式で異速度端末間接続が可能である
• X.25に比べプロトコルを簡略化し、誤り制御やフ
ロー制御は隣接するリンク間で行わないで端末間で
行う。そのために高速通信が可能
• バースト的なトラフィックに対応するため、帯域の有
効利用ができる。
• １本の物理回線で複数拠点と同時接続（論理多重）
が可能
• DLCIによりフレーム論理多重が可能
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IP-VPN
• Virtual Private Network
– 仮想私設網
– MPLSとIPsec
• IPsecによるIPパケットの認証と暗号化
– Transportモード
– Tunnelモード
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IP-VPN
ラベル付与
ラベル除去
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9.4 インターネットへの
接続形態
４４０２０３３
高野 蓉功
35
9.4.1 ダイアルアップ接続
• インターネットに接続する時にだけISPに接続
する接続形態
• ISPとの間は、アナログ電話回線やISDN,携帯
電話、PHSなどが利用される
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ダイアルアップサーバー
インターネット
電話網
ISDN網
モデムポート
ホスト
TA
電話の
ISDNの
モジュラージャック
モジュラージャック
ホスト
ターミナルアダプター
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9.4.2 常時接続
• インターネットと通信する、しないにかかわら
ず、常にISPと接続している形態
• 利用料金は毎月一定料金を払う定額制が一
般的
• 常時接続をする際に利用する回線は、昔は
専用回線が一般的で、利用料金も高額
• 最近はケーブルテレビやADSLが普及し、安
価な料金でデータ通信が可能
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9.4.3 一般的なIPアドレスと恒久
的なIPアドレス
• ダイアルアップ接続
接続するたびに異なるIPアドレスがダイ
アルアップサーバーから割り当てられる
• ２４時間常時接続
最初に接続した時にIPアドレスが割り当
てられ、その後は接続を切らない限り、
ずっと同じIPアドレスを使用
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自分で外部に向けてWebサーバー
を立ち上げたい場合
• 恒久的に利用可能な固定IPアドレスを取得す
る必要がある
• ISPによっては、追加の料金が必要になる場
合や、固定IPアドレスを配布するサービスをし
ていない場合もある
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9.4.4 NAT（NAPT）による
インターネット接続
本来ならば、インターネットに接続するためには、接続
したいホストの台数分のユニークなグローバルIPアド
レスが必要
しかしアドレスが不足しているため、複数のグローバ
ルIPアドレスを取得するのは容易でない
NATを使用すると、１つしかグローバルIPアドレスがな
くても、LAN内の複数のホストがインターネットに接続
できる
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9.4.5 インターネットに接続すると
きの注意点
1. 料金
– インターネット接続費用と回線使用料
– 電子メールのアドレスの取得
– ホームページを作成する場合
2. セキュリティ
– 自分のホストに不正侵入される
– コンピュータウィルスに感染してしまう
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9.4.6 ファイアウォールを利用した
インターネット接続
• グローバルIPアドレスを設定したオフィスや学
校などをインターネットに接続するときには、
不正アクセスから組織内を守るためにファイ
アウォールを設置する必要がある
• ファイアウォールの基本的な考え方は、「危
険にさらすのは特定のホストやルーターのみ
に限定する」ということ
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オフィス、学校
メール
WWW
ルーターによる
サーバー
サーバー
ファイアウォール
ホスト
ホスト
WWWサーバー
にはHTTPでア
クセスできる
ホストA
ルーター
インターネット ホストB
フィルタリング
ホスト
ホスト
内部のネットワー
クからはインター
ネットにTCPコネク
ションを確立して
通信できる
メールサーバー
にはSMTPでア
クセスできる
ホストC
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9.4.7 アプリケーションゲートウェイ
の利用
オフィス、学校
代理サーバー
ホスト
ホスト
プロキシ
サーバー
システム
アクセス制御
アクセスログ保存
サーバー
インターネット
ホスト
ホスト
代理サーバーでIP転送をしない
代理サーバーが許可した通信のみ可能
サーバー
内部からも外部からも直接通信はできない
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9.5 IPv６と未来のネットワーク
4401088 山腰諒一
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NAT（NAPT)の問題点
• 外部のネットワークから内部のネットワークに接続
できない。（ネットワーク対戦ゲーム、ビデオ会議シ
ステムなど）
• 外部から接続ができるものもあるが、同じポート番
号を使用した場合は同時に接続できるホストが一台
に限定される。
• データ転送速度を向上するのが難しい。
• 帯域通信に向いていない。
• 耐障害性を高めることが難しい
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アプリケーションゲートウエイの問題点
• ネットアプリケーションとゲートウエイが対応し
ている必要がある。（対応しているのは
WWW（HTML)だけである）
• データ転送速度を向上するのが難しい
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問題がおきる理由
• エンドツーエンドでグローバルIPアドレスを使
用してないため（アドレスが豊富だとエンド
ツーエンドで通信できるから）
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IPv6を使うと
• 必要な量のアドレスが配布される
• ホスト数が１８４４京（けい）個になる
• NATやアプリケーションゲートウエイが必要な
くなる
• 個々のアドレスに対してファイヤーウォール
が必ず必要になる
• 外部とは直接通信することはできず、代理
サーバ経由で許可された情報だけにアクセス
する環境になる
50
IPｖ６のグローバルIPアドレスのフォー
マット
FP TLAID RES
３ １３
8
NLA ID SLD ID
Interface ID （＝MACアドレス）
24
64
広域ネットワーク
16
サイト内部
ネットワーク部
インタフェースの識別子
ホスト部
51
52
IPv6の未来
• 個々のコンピュータにファイアウォールの設
定が必要
• テレビ会議に必要な帯域を簡単に予約できる
システムの登場
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