PowerPoint プレゼンテーション

ネットワーク勉強会

情報工学課程

馬杉

康平

Part1 TCP/IP登場の背景とその歴史

• 軍事技術の応用から… • ARPANETの誕生 • TCP/IPの誕生 • UNIXの普及とインターネットの拡大 • 商用インターネットサービスの開始

軍事技術の応用から…

1960年代、アメリカ国防総省(DoD:The Department of Defence) が中心となり勧められた研究開発があった。

それは、軍事のための通信技術の研究である。

DoD「通信中にネットワークの一部が敵の攻撃によって破壊され ても、迂回経路を通じてデータが配送され、通信が停止しないよ うなネットワークがあればなぁ…」

中央集中的なネットワーク

迂回路がたくさんある分散的なネットワーク

いくつかの経路に障害が発生しても、迂回路を通じ

て通信できる

• 攻撃されても通信できるネットワークを実現するために、

パケット通信の必要性が唱えられるようになった

• パケット通信は複数のユーザーで同時に1つの回線を共有 ↓

1960年代後半になると、さまざまな研究者がパケッ

ト交換技術、パケット通信に注目するようになった。

分散型ネットワークは、1960年米国のRAND研究所のポール・バ ランによって提唱された。

また、パケット交換による通信は、1965年英国のNPL(英国立物

ARPANETの誕生

1969年、パケット交換技術の実用性を試験するためのネットワー ク(ARPANET : Advanced Research Projects Agency Network)が 構築された。当初はアメリカ西海岸の大学と研究機関のうちの4 つのノードを結んだものだった。

わずか3年間で4つのノードから34のノードを接続する形に発展 (当時としては)非常に大規模なネットワークに発達

この実験によって、パケットによるデータ通信手法が実用に耐え ることが証明された。

TCP/IPの誕生

ARPANETの実験では、ただ単に大学と研究機関を結ぶ幹線でパ ケット交換を利用するだけでなく、相手先のコンピュータとの間 で信頼性の高い通信手段を提供する総合的な通信プロトコルの実 験も行われた

年 内容 1960年代後半 DoDによって通信技術に関する研究開発が開始 1969年 ARPANETの誕生、パケット交換技術の開発 1972年 ARPANETの成功、50ノード以上にまで拡大 1975年 TCP/IPの誕生 1982年 TCP/IPの仕様決定。UNIXが提供され始める。このUNIXの中にはTCP/IPが実装されていた 1983年 ARPANETの正式手順がTCP/IPに決定 1989年ごろ LANでのTCP/IP利用が急激に拡大 1990年ごろ LAN、WANを問わず、TCP/IPが使われる方向に発展 1995年ごろ インターネットの商用化が進み、プロバイダが数多く設立 1996年 次世代IPのIPv6の仕様が決定しRFCに登録される(1998)年に修正

UNIXの普及とインターネットの拡大

• 1980年前後 • 1983年 大学や研究所などで、コンピュータのOSとしてBSD UNI Xが広く利用されていた。このOSの内部にTCP/IPが実装 されていた。 ARPANETの正式な接続手段としてTCP/IPが採用される。 また、旧Sun Microsystems社が、TCP/IPを実装した製品 を一般向けに提供し始める

1980年代は、LANが発達するとともに、UNIXワークステーショ ンの普及が急速に進んだ。 同時に、TCP/IPによるネットワークの構築が盛んに行われるよう になった。 このような流れとともに、大学や企業の研究所などが、徐々に ARPANETやその後継のNSFnetに接続するようになっていった。 このころから、TCP/IPによる世界的なネットワークを「インター ネット」と呼ぶようになった

インターネットは、終端ノード間のUNIXマシン同士をつなげる 形で大きく普及していった。 TCP/IPもUNIXと密接な関係を持ちながらさらに発達し普及して いった。 また、1980年代半ばごろからは、企業などを中心に導入が進んで いた各コンピュータメーカー独自のプロトコルも、 次第にTCP/IPに対応するようになっていった

商用インターネットサービスの開始

インターネット 実験、研究目的 ↓ 1990年代、企業や一般家庭に対してインターネットへの接続を 提供するサービスが普及(ISPが提供) 同時にインターネットを利用した、オンラインゲームやSNS、 動画配信などの商用サービスも開始

それまでの、一般の人々の間におけるコンピュータ通信 (電話回線を利用したパソコン通信など)

• 限られた会員同士でしかコミュニケーションできない

• 複数のパソコン通信に加入するとそれぞれ操作方法が異なる など、不便な点があった。

そこで…

インターネットを企業や一般家庭に接続し、

かつ商用利用も許可するISPが登場！

※このとき、TCP/IPは、研究ネットワークとして長い間運用さ れてきたために商用サービスにも耐えうる成熟したプロトコ ルになっていた。

インターネット…世界中が接続された公共の開放されたネットワーク！

できることは・・・

• WWWで全世界から情報収集 • 電子メールを使ってコミュニケーション • 世界へ向けて情報を発信 • インターネット上で新たなサービスの開始

その結果、インターネットは…

• 有料の商用サービスとして急成長

• それまで普及していたパソコン通信などのサービスを取り込ん でいく

Part2

TCP/IPの標準化

• TCP/IPという語は何を指すの？ • TCP/IP標準化の精神 • TCP/IPの仕様書RFC • TCP/IPプロトコルの標準化の流れ • RFCの入手方法

TCP/IPという語は何を指すの？

TCPとIPという2つのプロトコル？

多くの場合…

TCPとIPだけではなく、IPを利用したり、IPで通信

したりするときに必要となる多くのプロトコル群の

総称として使われる

TCP/IPプロトコル群 アプリケーションプロトコル トランスポートプロトコル 経路制御プロトコル インターネットプロトコル HTTP,SMTP,FTP, TELNET,SNMP TCP,UDP RIP,OSPF,BGF IP,IMCP,ARP

また、TCP/IPをインターネットプロトコルスイート

(Internet Protocol Suite)と呼ぶこともある。これは、

インターネットを構築する上で必要なプロトコルの

TCP/IP標準化の精神

TCP/IPの標準化が、他の標準化と比べて大きく異なる点 ・ ・ ・ • オープンであること • 標準化するプロトコルが実際に使えるかどうかを重視すること

TCP/IPのプロトコルは、IETF(Internet Engineering Task Force) での議論を通して決められ、標準化される。IETFには誰でも参加 が可能。 通常この議論は、電子メールのメーリングリストで行われる。 メーリングリストにも誰でも参加が可能 また、TCP/IPの標準化では、プロトコルの仕様を決めることを重 視するのではなく、互いに通信できる技術を 追い求めてきた。(開発重視)

TCP/IPの仕様を決めるときは、実装することを念願に置きながら 作業が進められる。

そして、プロトコルの詳細仕様を煮詰めるときには、そのプロト コルが実装されている装置が存在し、限定された形であるにせよ 実際に通信できるようになっている必要がある。

TCP/IPのプロトコルの仕様がだいたい決まる ↓ 複数の実装を持ち寄り、相互接続の実験 ↓ 問題があったら議論を行い、 プログラムやプロトコル、ドキュメントの 修正

TCP/IPは動かすことを重視して仕様が決められてい

るため、実用性高

繰り返すことで プロトコルを標準化

相互接続実験などでは想定されていなかった環境では、正常に動 作しない可能性も・・・

↑

TCP/IPの仕様書RFC

RFCとは？

• Request For Commentsの略

• 標準化するプロトコルの仕様が書かれていて、インターネット 上で公開されているドキュメント

• プロトコルの実装や運用に関する有用な情報やプロトコルの実 験に関する情報も含む

• RFCには番号がつけられる。 (例：IPの仕様書…RFC791 TCPの仕様書…RFC793) • RFCの番号は決められた順番に割り当てられる • 内容の改訂はダメ • プロトコルの仕様拡張時、新しい番号のRFCで拡張部分を定義 • プロトコルの仕様変更時には新しいRFCが発行され、古いRFC は無効になる。新しいRFCには、どのRFCを拡張するのか、ま たは、どのRFCを無効にしたかが書かれる

• 主要なプロトコルや標準に対してはSTD(Standard)という番号 づけも行われている • STDではどの番号がどのプロトコルの仕様を示すかが決められ ていて、同じプロトコルなら仕様が変わってもSTDの番号は変 化しない(STDが指し示すRFCの番号は変化したり入れ替わった りする可能性あり)

その他の番号付け

STD

FYI

• For Your Informationの略

• インターネットのユーザーや管理者のための有益な情

報を提供するための番号付け

• STDと同じように、実際の中身はRFCだが、ユーザー

にとって参照しやすいように、内容が更新されても番

号が変わらないようになっている

※STD1には、RFCとしてだされたプロトコルの標

準化の状態についてまとめて記述されてある。

TCP/IPプロトコルの標準化の流れ

プロトコルの標準化作業では、年3回行われるIETFでの議

論を通して行われる。

手順1：プロトコルの提案

プロトコルを提案したい人やグループは、ドキュメントを

書き、インターネットドラフトとして公開

↓

このドキュメントをもとに議論(主にメーリングリストで)

↓

実装、シミュレーション、運用実験等を行う

※

インターネットドラフトの有効期間は6ヵ月。

これは、議論をしたら6ヵ月ごとに変更を反映させな

ければならないことを意味している。

同時に、議論が行われなくなった無意味なインターネ

手順2：標準化

議論が十分に行われ、IETFの主要なメンバーから構成される IESG(IETF Engineering Steering Group)の承認が得られる

↓

RFCのドキュメントとして登録される！ (提案標準(Proposed Standard))

提案標準として提案されたプロトコルが多くの機器で実装

され広く運用されるようになり、IESGの承認が得られる

↓

ドラフト標準(Draft Standard)に！

※実際に運用して問題があることが明らかになった場合

には、ドラフト標準になる前にインターネットドラフ

トで修正か加えられる。

ドラフト標準になってから標準(Standard)になるためには、

さらに多くの機器で実装され、利用されなければならない。

標準化に携わる多くの人が「実用性が十分にあって問題な

い」と考えるようになり、IESGによって承認が得られる

↓

標準に！！

標準になったプロトコルは、非常に実用性が高い技術！！

入口 実験プロトコル 提案標準 ドラフト標準 標準 歴史的プロトコル 他のプロトコルや 他のバージョンに 置き換えられた 場合 最低6ヵ月 最低4ヵ月

RFCはどうやって手に入れるの？

http://www.rfc-editor.org/rfc/

ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/

↑全てのRFCファイルが納められているサイト

国内のanonymous ftpサイトにもRFCが置かれている。

↓

ftp://ftp.nic.ad.jp/rfc/

Part3

インターネットの基礎知識

• インターネットって何？ • インターネットとTCP/IPの関係 • インターネットの構造 • ISPと地域ネット • インターネットの内と外

インターネットって何？

• 英語の”internet”…元々は複数のネットワークを結んで1

つのネットワークにすることを意味していた

例：・2つのイーサネットセグメントをルーターで接続し

たもの

・企業内の部署間のネットワークや社内ネットワー

クを企業内で接続したもの

・地域ネットワーク間や世界的規模のネットワーク間

の接続

しかし、最近ではこのような意味ではあまり使われない。

(このような意味を伝えるには「インターネットワーキン

グ」という言葉が使われる)

現在の意味…ARPANETから発展し、全世界を接続して

いるコンピュータネットワーク

インターネットとTCP/IPの関係

インターネットで通信をするにはプロトコルが必要。

そして、TCP/IPは元々インターネットを運用するために

開発されたプロトコル。

インターネットの構造

小さなネットワーク同士が接続、組織内のネットワークを構成 ↓ 組織のネットワーク同士が接続されて地域ネットワークを構成 ↓ 地域ネットワーク同士が接続されて 最終的には世界中を結ぶ巨大なインターネットを形成 (補助資料internetstr.jpgも参照)

• それぞれのネットワークは、バックボーンと呼ばれる基幹ネッ トワークと、スタブと呼ばれる末端のネットワーク部分から構 成される。 • ネットワークとネットワークはNOC(Network Operation Center)で接続される • IX(Internet Exchange)…ネットワークの運用者や運用方針、利 用方針などが異なるネットワークを対等に接続するポイント

インターネット ・ ・ ・

「異なる組織がIXによって相互に接続された巨大な

ネットワーク」

ISPと地域ネット

インターネットに接続するためには、ISPや地域

ネットに接続を依頼することになる。

ISP

• Internet Service Provider,つまりインターネット接続業者のこと • 電話回線、光ファイバー回線などを通じて、企業や家庭のコン ピュータをインターネットに接続する。 • 多くのISPでは、様々な接続メニュー(サービス品目)を用意して いる。 (例：月に数回短時間だけ接続する場合に有利な契約、移動 先からでも自由に利用できる契約 など)

地域ネット

• 特定地域で自治体やボランティアなどにより運営されている • 比較的安価に利用可能

インターネットの内と外

社内のLANや自宅のコンピュータがインターネットとつながっている場合 これら全部をインターネットの一部と見ることができる。 会社 LAN ISP ISP ISP ISP インターネット 自宅

会社のLANや自宅のコンピュータから見た場合、接続先のネットワークが インターネットであるという見方もできる。 ↑サービスの提供者を自分「外側」に存在するものとして強く意識し、内 と外を分けた表現 インターネット LAN 会社 自宅

Part4 TCP/IPプロトコルの階層モデル

• TCP/IPとOSI参照モデル • ハードウェア(物理層) • ネットワークインターフェース層(データリンク層) • インターネット層(ネットワーク層) • トランスポート層 • アプリケーション層

TCP/IPとOSI参照モデル

TCP/IPで登場する様々なプロトコルも、基本的にはOSI参

照モデルに当てはめることができる。

各プロトコルがOSI参照モデルのどの層に該当するかが分

かれば、そのプロトコルが何をするためのものなのか

見当がつく。

アプリケーション層

OSI参照モデル

TCP/IPの階層モデル

アプリケーション層 プレゼンテーション層 セッション層 トランスポート層 ネットワーク層 データリンク層 物理層 (ハードウェア) ネットワークインターフェース層 インターネット層 トランスポート層 アプリケーション プログラム オペレーティング システム デバイスドライバと ネットワーク インターフェース

TCP/IPとOSIで、階層モデルが少し異なっているの

はなぜか？

OSI参照モデル…「通信プロトコルに必要な機能は何か」

が中心

TCP/IPの階層モデル…「プロトコルをコンピュータに

実装するにはどのようにプログ

ラミングしたらよいか」が中心

ハードウェア(物理層)

• イーサネットや電話回線などの物理層 しかしその内容については何も決めていない • 使用する通信媒体はケーブルでも無線でもよい • 通信する上での信頼性やセキュリティ、帯域、遅延時間などに ついても特に制限なし

ネットワークインターフェース層

(データリンク層)

• イーサネットなどのデータリンクを利用して通信をする

ためのインターフェースとなる階層

• 「NIC(Network Interface Controller)を利用できるように

するためのソフトウェア」のようなもの

インターネット層(ネットワーク層)

• インターネット層では、IPプロトコルが使われる。IPプロトコ ルはIPアドレスをもとに、最終目的のホストまでパケットを届 ける。 • インターネット層は、ネットワークの細かい構造を抽象化する。 このため、両端のホストからは、通信相手のコンピュータが、 雲のようにもやもやとしたネットワークのかなたに接続され ているように見える。

• TCP/IPの階層モデルでは、一般にインターネット層とトランス ポート層がホストのOSに組み込まれることを想定している。 特にルーターには、インターネット層を利用してパケットを 転送する機能を実装しなければならない。 • インターネットに接続される全てのホストやルーターは、必ず IPの機能の実装が必要。ただし、ブリッジやリピーター、ハブ の場合、必ずしもIPやTCPを実装する必要はない。

IP(Internet Protocol)

• ネットワークをまたいでパケットを配送し、インターネット全 体にパケットを送り届ける • それぞれのホストを識別するために、IPアドレスと呼ばれる識 別子を使用 • データリンクの特性を隠す役割もある。IPにより、通信したい ホストの間の経路がどのようなデータリンクになっていても通 信が可能に • パケットが相手に到達しなかった場合のパケット再送などは行 わない

ICMP(Internet Control Message Protocol)

• IPパケットの配送中に何らかの異常が発生してパケットを転送 出来なくなった場合に、パケットの送信元に異常を知らせるた めに使われる。

• ネットワークの診断にも利用される。

ARP(Address Resolution Protocol)

• パケットの送り先の物理的なアドレス(MACアドレス)をIPアド レスから取得する。

トランスポート層

• 最も重要な役割は、アプリケーションプログラム間の通信を実 現すること ※コンピュータの内部では、複数のプログラムが同時に動作して いるため、どのプログラムとどのプログラムが通信しているか を識別する必要がある。アプリケーションプログラムの識別に はポート番号と呼ばれる識別子が使われる。

TCP(Transmission Control Protocol)

• コネクション型で信頼性あり • 両端のホスト間でデータの到達性を保証(もし、経路の途中で データを運んでいるパケットが無くなったり、順番が入れ替 わったりしても、TCPが正しく解決) • ネットワークの帯域幅を有効に利用する仕組みや、ネットワー クの混雑を和らげる仕組みなど、様々な機能が組み込まれてい る

• コネクションの確立/切断をするだけで制御のためのパケットを 約7回もやり取りするので、転送するデータの総量が少ない場合 には無駄が多くなる

• ビデオ会議の音声・映像データなどのように、一定間隔で決め られた量のデータを転送する通信にはあまり向いていない

UDP(User Datagram Protocol)

• コネクションレス型で信頼性なし • 送信したデータが相手に届いているかどうかのチェックをしな い • パケット数が少ない通信や、ブロードキャストやマルチキャス トの通信、ビデオや音声などのマルチメディア通信に向いてい る

アプリケーション層

• TCP/IP階層モデルでは、OSI参照モデルのセッション層やプレ ゼンテーション層、アプリケーション層は、すべてアプリケー ション内で実現されていると考えられる。 • TCP/IPのアプリケーションプログラムの機能を細かく見ていく と、OSI参照モデルのアプリケーション層の機能だけでなく、 セッション層の機能やプレゼンテーション層の機能が見えてく る。

要求 応答 クライアント サーバー いつでも サービスを 要求できる あらかじめ ホスト上で 動作させておく 必要がある (サービスを受ける) (サービスを提供)

WWW(World Wide Web)

• インターネットが一般に普及する原動力となったアプリケー ション • Webブラウザを通して、ネットワークの中を旅することができ る • ブラウザとサーバーの間の通信で使われるプロトコルは HTTP(HyperText Transfer Protocol)

• 送信に使われる主なデータフォーマットが、HTML(Hypertext Transfer Protocol) • WWWでは、 HTTPがOSI参照モデルのアプリケーション層のプロトコル、 HTMLがプレゼンテーション層のプロトコル といえる

電子メール(E-Mail)

• 電子メールとは、ネットワーク上の郵便配達であり、これを使 えば遠く離れた人にも簡単にメッセージを送れる

• 電子メールの配送ではSMTP(Simple Mail Transfer Protocol)と いうプロトコルが利用されている

• 当初、インターネットの電子メールではテキスト形式でしか メッセージを送信できなかった • 現在はMIME(マイム)の仕様が一般的 映像や音声のファイルなど様々な情報を送信できる また、メールの文字の大きさを変えたり、色を変えたりするこ ともできる

MIMEとは・・・

• Multipurpose Internet Mail Extensionsの略

• インターネットで幅広く使えるように電子メールで送信できる データ形式を拡張したもの

ファイル転送(FTP)

• ファイル転送とは、異なるコンピュータのハードディスク上に 存在するファイルを自分のコンピュータのハードディスクに転 送したり、自分のコンピュータにあるファイルを別のコン

• ファイル転送には、FTP(File Transport Protocol)が昔から使わ れている (最近では、WWWで使用するHTTPも使われている) • FTPでファイルを送るとき、バイナリモードやテキストモード を選べる (テキストモードでは、WindowsやMac OS、UNIXなど、改行 コードが異なるOS間でテキストファイルを送信するときに自動 的に改行コードが変換される)

FTPで確立される2つのTCPコネクション

• ファイル転送の指示をするための制御コネクション • 実際にデータを転送するためのデータコネクション

遠隔ログイン(TELNETとSSH)

遠く離れたコンピュータにログインして、そのコンピュータでプ ログラムを走らせることができるようにするための機能。

遠隔ログインで使われるプロトコル

• TELNET(TELetypewriter NETworkの略) • SSH(Secure Shellの略) • BSD系のrloginなどのrコマンド系のプロトコル • X(X Window Systemで利用される。遠隔のグラフィック端末 を実現)

ネットワーク管理(SNMP)

• ネットワーク管理に、SNMP(Simple Network Management Protocol)が使われる。 • SNMPは、エージェントとマネージャーの通信に使われるプロ トコル • エージェント…SNMPで管理されるルーター、ブリッジ、ホス トなど • マネージャー…ネットワーク機器を管理するプログラム (補助資料network.jpgも参照)

• SNMPのエージェントでは、様々な情報を格納している 例：ネットワークインターフェースの情報

通信パケットの量 異常なパケットの量 機器の温度の情報

• その情報は、MIB(Management Information Base)という決め られた構造によってアクセスできる

• ネットワークが大きくなればなるほど、ネットワーク管理は重 要になってくる。

• SNMPを利用してネットワークの混雑具合の調査や、障害の発 見、将来のネットワーク拡張のための情報収集などに役立てる ことができる。

Part5 TCP/IPの階層モデルと通信例

• パケットヘッダ

• パケットの送信処理 • パケットの受信処理

パケットヘッダ

• パケットヘッダ…パケット内にあるヘッダ • ヘッダ…各階層で、送信されるデータに付加される情報 その層で必要とされる情報が入っている (具体的には、送信元や宛先の情報及びそのプロトコル が運んでいるデータに関する情報が入っている)

プロトコルのための情報が、ヘッダで、送信される情報がデータ。 (データ) (TCPヘッダ) (IPヘッダ) イーサネット ヘッダ IPヘッダ (TCPヘッダ) TCPヘッダ (データ) データ イーサネットではデータ IPではデータ TCPでのデータ

パケットの送信処理

※配布した資料も参照 (mailsend.jpg)

1.アプリケーションの処理

＠上位層

通信開始！ ↓ アプリケーションで符号化の処理 (符号化はOSIのプレゼンテーション層に相当する機能) ↓ 実際にメールが送信される (通信のコネクションをいつ確立していつデータを転送するかを管 理する機能は、OSI参照モデルのセッション層に相当する機能)

アプリケーションはメール送信時、 TCPにコネクションの確立を指示 ↓ TCPのコネクションが確立されたら、 それを利用してメールデータを送信 ↓ アプリケーションのデータが下位層のTCPに 渡され、実際の転送処理が行われる

2.TCPモジュールの処理 ＠トランスポート層

• TCPは、アプリケーションの指示によって、コネクションの確 立、データ送信、コネクションの切断を行う

• TCPはアプリケーションから渡されたデータを確実に相手に届 けるために、信頼性のあるデータ転送を提供

アプリケーションから渡されたデータの前に TCPのヘッダが付けられる

↓

TCPヘッダに含まれているもの

• 送信ホストと受信ホストのアプリケーションを識別するための ポート番号 • パケットのデータが何バイト目のデータなのかを示すシーケン ス番号 • データが壊れていないことを保証するためのチェックサム (誤り検出符号の一種) etc.

3.IPモジュールの処理 ＠ネットワーク層

IPではTCPから渡されたTCPヘッダとデータのかたまりを1つのデ ータとして扱う。 TCPモジュールから送られてきたデータに 付いているTCPヘッダの前にIPヘッダをつける (IPパケットの生成) ↓ 経路制御表(ルーティングテーブル)を参照し、 IPパケットを次に受け渡すルーターやホストを決定

↓

その機器が接続されているネットワークインターフェースの ドライバにIPパケットを渡して、実際の送信処理をしてもらう

※通信先の機器のMACアドレスが分からない場合はARP(Address Resolution Protocol)を利用してIPアドレスが調べられる。

IPヘッダに含まれているもの

• 宛先のIPアドレス • 送信元のIPアドレス

• IPヘッダの次に続くデータがTCPなのかUDPなのか

4.ネットワークインターフェース(イーサネットドライバ)

の処理

＠データリンク層

IPから渡されたIPパケットは、イーサネットドライバから見ると 単なるデータに過ぎない。 IPパケットにイーサネットのヘッダを付ける (イーサネットパケット生成) ↓ 送信処理を行う

↓

物理層により、イーサネットパケットが 相手先に運ばれる

※送信処理中にFCS(Frame Check Sequence)が計算され、パケ ットの最後に付けられる。このFCSはノイズなどによりパケッ トが破壊されたことを検出するためのもの。

イーサネットのヘッダに含まれるもの

• 宛先のMACアドレス • 送信元のMACアドレス

• イーサネットのヘッダに続くデータのプロトコルを示すイーサ ネットタイプ

パケットの受信処理

5.ネットワークインターフェース(イーサネットドライバ)

の処理

＠データリンク層

イーサネットヘッダの宛先MACアドレスが自分宛てかどうかを調 べる(自分宛てでない場合はそのパケットを破棄) ↓ パケットが自分宛てだった場合、イーサネットタイプフィールド を調べて、イーサネットプロトコルが運んでいるデータの種類を 調べる (処理できないプロトコルの値がイーサネットタイプフィールドに 入っている場合、データを破棄)

↓

データを運んでいるプロトコルを処理している ルーチンにデータを渡す

6.IPモジュールの処理 ＠ネットワーク層

宛先IPアドレスが自分のホストのIPアドレスならばそのまま受信 して上位層のプロトコルを調べる ↓ TCPならばTCPの処理ルーチンに、 UDPならばUDPの処理ルーチンに IPヘッダを除いたデータの部分を送信

※ルーターの場合には、受信するIPパケットの宛先は、殆ど自分 宛てではない。この場合、経路制御表から次におくるホストや ルーターを調べて転送処理を行う。

7.TCPモジュールの処理 ＠トランスポート層

• チェックサムを計算してヘッダやデータが壊れていないかを確 認 • データを順番通りに受信しているかどうかを確認 • ポート番号を調べて、通信を行っているアプリケーションを特 定

• データがきちんと届いた場合には、送信ホストにデータが届い たことを確認するための「確認応答」を返す この確認応答がデータを送信したホストに届かない場合には、 送信ホストは確認応答されるまでデータを繰り返し送信する。 • データを正しく受信した場合には、ポート番号で識別したアプ リケーションにデータがそのまま渡される

8.アプリケーションの処理

＠上位層

• 送信側が送信したデータをそのまま受信

• 受信したデータを解析し、受取人宛のメールであることを知る • もし受取人宛のメールボックスが存在しない場合には、送信元

• 受信したらハードディスクなどにメッセージを格納

• 格納が完了した後、処理が正常に終了したことを送信元のアプ リケーションに伝える

(途中でディスクがいっぱいになったりしてメッセージを格納で きない場合には、異常終了のメッセージを送信)

データリンクを流れるパケットの様子

イーサネット ヘッダ IP ヘッダ TCPヘッダ または IPヘッダ アプリケーションの ヘッダやデータ イーサネット トレイラ 前 _後ろ

データの流れる方向

(補助資料packetstr.jpgも参照)

• それぞれのヘッダには、少なくとも2種類の情報が入っている。 宛先と送信先のアドレスと

それぞれのプロトコルの階層ごとに、パケットを送受信するホス トやプログラムを識別するための情報が決められている。 • イーサネット…MACアドレス • IP…IPアドレス • TCP/UDP…ポート番号 ※アプリケーションでもアドレスが使われることがある。 これらのアドレスや識別子は、パケットが送信される時にそれぞ れのヘッダに格納されてから送信される。

また、それぞれのヘッダには、そのヘッダに続くデータが何かを 示す識別子が付いている。 この識別子は上位層のプロトコルの種類を表す情報である。 • イーサネットヘッダ…イーサネットタイプ • IP…プロトコルタイプ • TCP/UDP…2つのポート番号のうちのサーバー側のポート番号 ※アプリケーションのヘッダにも、アプリケーションのデータの 種類を表すタグなどが付けられている場合がある。

• 竹下隆史ほか『マスタリングTCP/IP 入門編 第5版』(2012),オーム社.

• IT用語辞典 “e-Words”, <http://e-words.jp/w/ISP.html>,2016年11月11日アクセス.