エンドユーザーコンピューティングⅠ

(1)

ネットワーク基盤技術(5)

大江将史/NAOJ

おおえまさふみ

(2)

本日のテーマ

• イーサーネット(802.3 有線LAN)を理解す

る。

– バーチャルＬＡＮの理解

• 今日の資料 NB-05

–

http://www.fumi.org/kaetsu/NB-05.pdf

(3)

(4)

インターネットプロトコル群と4層

アプリケーション層トランスポート層インターネット層データリンク層 (＋物理層)

• 各層が、下の層（下位

層）を参照（使う）する

– 各層毎にさまざまな規格が

存在する。

• 上下層の関係がある。

– （一般に）アプリケーショ

ン層は、トランスポート層

なしに、インターネット層

をつかわない。

• データリンク層の下には、

物理層がある。

– ケーブルとか、光ファイバ

など。

(5)

WEB(WWW)の通信例

ルーターハブホストA 無線LAN ＬＡＮケーブル WEBサーバ WEB ブラウザ WebページホストB *)ホスト：通信するコンピュータなどを

(6)

無線ＬＡＮアクセスポイントなど

IEなどのWEBブラウザの例

• WEBブラウザ(IE等) アプリケーション層 • TCP : 信頼性のある双方向通信トランスポート層 • IPv4（いまのところ）インターネット層 • 内蔵LAN データリンク層 OS等に内蔵されている部分 パソコンなど OS上のアプリケーションなど

(7)

階層を考慮した通信例

• 2つの異なるネットワーク（＝異なるネットワー

クアドレス）上にそれぞれ、ＷＥＢサーバとパソ

コン（ＷＥＢクライアント＝ブラウザ）がつな

がっている。

ルーターハブハブネットワークＡ: 192.168.10.0/24 ネットワークＢ : 192.168.11.0/24 WEBクライアント WEBサーバ

(8)

イーサネットのデータＩＰのデータＷＥＢページの要求ＴＣＰのデータＷＥＢページの要求ＴＣＰのデータＷＥＢページの要求ＩＰのデータＴＣＰのデータＷＥＢページの要求 • WEBブラウザアプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層ホストＡ WEBページをクリックルーターハブハブ

(9)

• WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層イーサネットのデータＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページの要求イーサネットのデータＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページ要求

(10)

• WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層イーサネットのデータＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページの要求ルーターイーサネットのデータＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページの要求ＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページの要求 WEBページの要求 _のデータＴＣＰ _のデータＩＰ

(11)

• WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層イーサネットのデータＩＰのデータＴＣＰのデータＷＥＢＷＥＢのデータＴＣＰのデータＩＰイーサネット _のデータ

(12)

• WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層 WEBサーバイーサネットのデータＩＰのデータ WEBページの要求ＴＣＰのデータ WEBページの要求ＴＣＰのデータ WEBページの要求ＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページの要求ＷＥＢ要求の処理

(13)

• WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層 WEBサーバイーサネットのデータＩＰのデータ WEBページＴＣＰのデータ WEBページＴＣＰのデータ WEBページＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページＷＥＢ要求の処理結果

(14)

• WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層ハブイーサネットのデータＩＰのデータＴＣＰのデータＷＥＢページ • WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層 • WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層イーサネットのデータＩＰのデータＴＣＰのデータＷＥＢページ

(15)

• WEB アプリケーション層 • TCP トランスポート層 • IPv4・IPv6 • ICMP・IPsec・ARP等インターネット層 • 802.3(有線LAN)等データリンク層イーサネットのデータＩＰのデータ WEBページＴＣＰのデータ WEBページＴＣＰのデータ WEBページＩＰのデータＴＣＰのデータ WEBページＷＥＢページの表示

(16)

クイズ

• 以下の構成でAliceさんとBobさんは、ＩＰ

で通信できるでしょうか？

有線ＬＡＮ（データリンク層） Aliceさん Bobさん IPアドレス 192.168.0.1/24 IPアドレス 192.168.0.2/24

(17)

こたえ

• 通信できる。

– 同じ「ネットワークアドレス」で、有線ＬＡ

Ｎ(データリンク層)に接続されているから。

• 192.168.0.1/24 も192.168.0.2/24

有線ＬＡＮ IPアドレス 192.168.0.1/24 IPアドレス 192.168.0.2/24

(18)

クイズ

• さらに、チャーリーさんが接続しました。チャー

リーさんは、ボブさんやアリスさんとＩＰ通信で

きるでしょうか？

有線ＬＡＮ（データリンク層）アリスさんボブさん IPアドレス 192.168.0.1/24 IPアドレス 192.168.0.2/24 チャーリーさん IPアドレス 192.168.1.3/24

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こたえ

• 通信できない。

– なぜ？

• 同じデータリンク層でも、アリス＆ボブとチャー

リーは、ネットワークアドレスが異なるから、

有線ＬＡＮ（データリンク層）アリスさんボブさん IPアドレス 192.168.0.1/24 IPアドレス 192.168.0.2/24 チャーリーさん IPアドレス 192.168.1.3/24

(20)

クイズ

• 以下のＩＰアドレスから、ホストに割り当て

ることのできないアドレスを選んでください。

番号 ＩＰアドレス 割り当ては？ 例 192.168.0.1/24 ○ １ 192.168.0.254/24 ２ 192.168.0.255/24 ３ 192.168.192.168/24 ４ 192.168.255.1/24 ５ 192.168.0.255/23

(21)

こたえ

番号 ＩＰアドレス 割り当ては？ 例 192.168.0.1/24 ○ １ 192.168.0.254/24 ○ 192.168.0.254/24ならば、192.168.0.1～192.168.0.254 までわりあてできるから。２ 192.168.0.255/24 × 192.168.0.255は、192.168.0.0/24のブロードキャストアドレスだから３ 192.168.192.168/24 ○ 192.168.192.168/24は、192.168.192.1～ 192.168.192.254まで割り当てできるから。４ 192.168.255.1/24 ○ ５ 192.168.0.255/23 ○ 192.168.0.255/23は、192.168.0.1～192.168.1.254 まで割り当てできるから。

(22)

(23)

今日は「ハブ」について学ぶ

記号実物写真

Habu

(はぶ)

HUB(ハブ)

(24)

ハブってなんですか？

• 有線ＬＡＮの中継点となる「中心的」なもの

– 有線ＬＡＮ＝IEEE802.3 イーサーネット

• データリンク層における通信の中継をします。

(25)

データリンク層

通信の中継点

(26)

ハブにもいろいろ

• リピータハブ

– 単なる電気的につないだだけのもの

• ノンラーニングハブ、ダムハブなどの呼び方

• スイッチングハブ

– 賢く通信を仕分ける機能のついたハブ

– ２つしかＬＡＮケーブルが刺さらないスイッ

チングハブ＝ブリッジ

(27)

リピータハブとスイッチングハブの違い

全員に中継（送られ）され、必要なホストだけが受信する。

(28)

リピーターハブ６１へ送信！

宛先の１以外は、届いたデータを無視する。

無視！

受信

送信

１２３４５６７８

(29)

６ _{１へ送信！、他の人も丸見え：リピー}

タハブ

ははーん、６さんが１さんへ、ごはんいこうよ！っていってるのか。（無視するかは、相手次第。）

受信

送信

１２３４５６７８１さん、ごはんいこうよ！

(30)

スイッチングハブ

必要な相手だけへ中継する

(31)

スイッチングハブ６１へ送信！

他へは中継されないから、ムダがない。

受信

送信

１２３４５６７８なにいってんのかわからない。（６が１へ中継されたのもわからない。）

(32)

いまどきの世の中

• いまどき、ほとんど、スイッチングハブ

です。

• なぜなら

– ムダがなく高速に通信できるから。

• ２つ以上のホストが同時に送信することで発生す

る「コリジョン」と呼ばれる衝突が発生しない。

• 多数のホストがつながっても遅くなりにくい

– 値段も大量生産による安くなった。

(33)

ハブ＝スイッチングハブ

• なので、ハブ＝ス

イッチングハブです。

– 他に

• レイヤー2スイッチング

ハブ

• Ｌ２ハブ

• Ｌ２スイッチ

といった呼ばれ方があ

ります。

なんでＬ２か？→

アプリケーション層（Ｌａｙｅｒ=層５）トランスポート層（Ｌ４）インターネット層（Ｌ３） データリンク層（Ｌ２） 物理層（Ｌ１）４層あるインターネットプロトコル群ケーブルと

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ＬＡＮとバーチャルＬＡＮ

• ハブは、ポート数がいっぱいあれば、便

利です。

– ハブにつながったホスト同士は、自由に通信

できます。

– データリンク層において、自由に通信できる

ホストの集まりを同じ「セグメント」や「Ｌ

ＡＮ」と呼んでいます。

• 大学のなかのようなＬＡＮがいっぱい集まった

ネットワーク全体をＬＡＮという場合もあります。

(35)

ＬＡＮのイメージ

ＬＡＮ１＝セグメント1 ＬＡＮ２＝セグメント2 ＬＡＮ３＝セグメント3 ＬＡＮ４＝セグメント4 ○×大学のLAN

(36)

インターネット層からの呼び名

（思い出そう）

• データリンク層のＬＡＮとかセグメントを

– インターネット層からは、

• ネットワーク（＝同じネットワークアドレスを持っているホ

ストが、同じＬＡＮにつながっている）とも呼んでいる。

• つまり、ＬＡＮ同士をつなぐには「ルータ」がいる。

ＬＡＮ１＝セグメント1 _{ＬＡＮ３＝セグメント3} ○×大学のLAN Ｌ３での呼び名Ｌ３ネットワーク３Ｌ３での呼び名ネットワーク１