第９回 インターネット，LAN，ネットワークに関する知識
大学のキャンパス内にはネットワークが敷設されており，教室，図書館，学生ラウンジ などで利用することができる。LAN(Local Area Network)とは，大学のネットワークなどの ように，比較的狭い範囲のネットワークを指す。これに対して，LAN 同士を結んで，遠隔地 とデーターを交換することを目的としたネットワークを WAN(Wide Area Network)という。
LAN を導入することによって，コンピューター同士で，データーや周辺機器を共有したり， 電子メールなどのコミュニケーションツールとして利用したり，インターネットにアクセ スしたりできる。
それによって，コンピューター資源や情報資源の合理化や迅速な情報伝達が可能となっ て，コストの低減やマーケットの拡大に寄与する。
1 プロトコル
通信するためのルール。「インターネット」では，これを標準化することで，さまざまな コンピューターや携帯電話などが利用することができる。今では家電機器もインターネッ トを利用している。 「OSI 基本参照モデル」はコンピューターの通信機能（プロトコル）を７つの機能（階層） に分割して定義したモデルである。機能を分けることにより，ある階層のプロトコルだけ に着目して新しいプロトコルの研究や開発に専念できる（省力化）。 アプリケーション層 具体的な通信サービス（ソフト）間のやり取り プレゼンテーション層 データーの表現方法（文字コードの変換など） セッション層 通信プログラム間の開始から終了までの管理 トランスポート層 ネットワーク間の通信管理 ネットワーク層 ネットワークの通信経路の選択など，異なるネットワーク間の 通信管理 データリンク層 同じネットワーク間の信号の受け渡し 物理層 ケーブル種類，コネクタの形状，光⇔メタルの信号変換2 物理層とデータリンク層
2.1 コネクタとケーブルの規格 LAN の物理層にはいくつか規格が存在し，それぞれケーブルやコネクタなどの物理的条件 が決められている。ここでは，その中で代表的なイーサネットについて触れる。 一言でイーサネットと言っても，ケーブルや転送速度などでいくつかの規格がある。 規格 伝送速度 最大ケーブル長 接続形態 伝送媒体 コネクタ 10BASE5 10BASE2 10BASE-T 10Mbps 10Mbps 10Mbps 500m 185m 100m バス バス スター 同軸ケーブル 同軸ケーブル ツイストペア AUI BNC RJ-452.2 その他の LAN の規格
リング型で光ファイバーケーブルを使った FDDI(Fiber Distributed Data Interchange) は，いくつかの LAN を結ぶ基幹 LAN（バックボーン）として使われている。 2.3 LAN の接続形態（トポロジ） データリンク層では LAN の接続形態を定義している。一例を以下に示す。 ・スター型 形態：HUB（ハブ）を中心として，機器を放射状に接続 特徴：○HUB への機器の接続時に他の機器に影響を与えない HUB に HUB を接続（カスケード）によって，拡張が容易 ×HUB が故障すると LAN 全体が機能停止する
・バス型
形態：BUS（バス）と呼ばれる１本の伝送路に機器をぶら下げる形で接続 特徴：○コンピューター機器の故障が他の機器に影響を与えない
×設置費用が比較的高い，障害箇所の特定が困難 カスケード接続用ソケット
・リング型（トークンリング） 形態：伝送路が閉じたリング状になっており，そこに機器をぶら下げる形で接続 特徴：○障害箇所の特定が容易 ×伝送路の切断や機器の故障で LAN の全機能が停止，設置費用が高い 2.4 LAN のアクセス制御 データーを転送するとき，LAN を構成する伝送路を複数のコンピューターで共有している。 伝送路の中を通過できるデーターには制限がある。複数のコンピューターが伝送路を使用 する場合，データーが衝突（Collision）しないようにする必要がある。
・CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)方式
コンピューターからデーターを送信する前に，伝送路が空いているかを確認する。もし， 空いてないときには，決められた時間待ってから再送信を試みる。複数のコンピューター が衝突を感知したら，それぞれ待機時間をずらすような工夫をしている。 １つの伝送路にコンピューターが多く接続されていると，衝突する確率が高くなるので， 全体の効率が低下する。 スター型やバス型のイーサネットなどに使用されている。
・トークンパッシング方式 伝送路内に送信権を示す「トークン」を巡回させ，そのトークンを受け取ったコンピュ ーターのみがデーターの送信をする権利を持つ。送信終了後トークンは解放され再び巡回 する。原理的に衝突は起きない。バス型やリング型で使われる。 トークン 2.5 MAC アドレス データリンク層で使用される，通信機器を識別するアドレスを MAC アドレス（物理アド レス）という。48bit で表現するが，便宜上６つの８bit データーで表記する。
3 ネットワーク層
3.1 LAN 構築に必要な機器 ネットワークのケーブルの延長距離には制限がある。また，１つの LAN に接続できるコ ンピューターの数も限られている。これらを拡張するためにいくつかの中継装置がある。 ・リピータ(repeater) ケーブルを延長するための増幅装置セグメントA
セグメントB
リピータ
・ブリッジ(bridge)複数の LAN の間を接続する機器。不要なデーターは他の LAN に通さないことで，LAN 全体 のパフォーマンス低下を防ぐ。
Ethernet
Ethernet
ブリッジ
A
B
C
X
0
Bへのデータ
Cへのデータ
・ルーター(router) 複数の LAN や WAN を接続する機器。最適な伝送路でパケットを転送します。
Network1
Network2
ルータ
A
B
Network3
3.2 IP アドレス コンピューター同士がデーター通信を行う場合，どの相手にデーターを送るのか決めな くてはならない。これを IP アドレスという。IP アドレスは，コンピューターの名前だけで なく，そのコンピューターがどのネットワークに属しているのかがわかるようになってい る。これによって，ルーターなどは目的のコンピューターが所属しているネット－ワーク だけ，データーを中継出来るようになっている。 IP アドレスは，ネットワークアドレスとホストアドレスから構成されている。IP アドレ スを 32bit で表記する IPv4 の場合には，下の表のようクラス方式がある。 クラス ネットワークアドレス部 ホストアドレス部 クラスＡ 先頭が 0 で始まる 8bit 24bit クラスＢ 先頭が 10 で始まる 16bit 16bit クラスＣ 先頭が 110 で始まる 24bit 8bit より柔軟なネットワークアドレスとホストアドレスの区切りを行うために，クラスレス サブネットマスク方式が使われるようになった。IP アドレスとサブネットマスクを組み合 わせて，区切りを定義する。 たとえば，IP アドレスが 176.26.10.2 で，サブネットマスクが 255.255.254.0 であれば， 以下のように，IP アドレスとサブネットマスクの論理積で区切り部分を求めることができIP アドレス 10110000 00011010 00001010 00000010 サブネットマスク 11111111 11111111 11111110 00000000 ↑区切り ※IP アドレスの枯渇問題 近年 IP アドレスが枯渇し，アジア地区の IP アドレスは在庫がない状態である（２32個＝ ４２億個以上）。現在は，IP アドレスを発行する事業者の在庫を使うか，今使われてない IP アドレスを再利用したり，新しい IP アドレスの体系を考えなければならない。IPv6 は， アドレスに 128bit 使用するもので，2128個のアドレスが利用できる
