インターネット工学（２）
九州産業大学 情報科学部 下川俊彦 インターネット工学 22007年度 講義日程
9/19（水） 休講 9/26（水） 第１回 10/ 3（水） 第２回 10/10（水） 第３回 10/17（水） 第４回 10/24（水） 第5回 10/27（土） 補講 第6, 7回 10/31（水） 月曜講義日 11/ 7（水） 休講 11/14（水） 第８回 11/21（水） 第９回 11/28（水） 第１０回 12/ 5（水） 第１１回 12/12（水） 第１２回 12/29（水） 第１３回 1/ 9（水） 第１４回インターネットのしくみ
インターネット工学 4今日の内容
インターネットのしくみ
1. プロトコル体系 2. アドレス体系 3. 情報伝送 4. インターネット技術の開発と標準化1. プロトコル体系
プロトコル
通信規約
異なるベンダー間での通信
共通のプロトコルの必要性 プロトコル自体の複雑さ
階層化による解決役割分担： 階層モデル
物理的な伝達 空気 言語の伝達 意思の伝達 意思の言葉への変換 発話者 受話者インターネット工学 7
階層モデル
二者間のコミュニケーション 各層ごとに機能が決められている 脳と脳 (意思と言語の変換) 口(声帯)と耳(鼓膜) (言語と音声の変換) 書く手と読む目 (言語と文字の変換) 各層はその上下の層の協力を得て少しずつ相手にコミュニ ケーションしたい内容を近づける 脳から声帯 声帯から空気 途中、必ず物理的な媒体が介在する インターネット工学 8役割分担：階層構造
言葉が通じている？ 言葉層 音や光が届いている？ 下の層 物理層 相手に理解できる形式に表 現できている？ 表現層 意思が伝わっている？ 上の層 意思層 どんな層？ 関係 名前 インターネット工学 9 意思層人と人の通信
ある意見 物理層 表現層 言葉層 意思層 物理層 表現層 言葉層 ある意見人物A
人物B
インターネット工学 10 意思層伝言ゲーム
ある意見 物理層 表現層 言葉層 意思層 物理層 表現層 言葉層 意思層 物理層 表現層 言葉層 意思層 物理層 表現層 言葉層 ある意見人物A
人物Ｘ
人物Ｙ
人物B
コンピュータネットワークにおける階層化：
OSI7層参照モデル
物理層 データリンク層 ネットワーク層 トランスポート層 セッション層 アプリケーション層 プレゼンテーション層TCP/IPの階層化
物理層
データリンク層
インターネット層
トランスポート層
アプリケーション層
インターネット工学 14
TCP/IPの階層
信号の伝達 下の層 物理層 直接つながってる相手と の通信 データリンク層 エンドノード間の通信 インターネット層 プロセス間の通信 トランスポート層 応用ソフトの機能の実現 上の層 アプリケーション層 どんな層？ 関係 名前 インターネット工学 15TCP/IPと人と人の通信の比較
物理層 下の層 物理層 表現層 データリンク層 言葉層 インターネット層 トランスポート層 意思層 上の層 アプリケーション層 人と人 関係 TCP/IP インターネット工学 16 トランスポート層 トランスポート層インターネットでの通信例
Web サーバ アプリケーション層 物理層 データリンク層 インターネット層 物理層 データリンク層 インターネット層 ブラウザ アプリケーション層ホストA
ホストB
インターネット工学 17バケツリレーモデル
バケツリレー 目的 バケツに汲んだ水を火のあるところへ 空になったバケツを水のあるところへ 動作 バケツを隣の人に渡すホスト間でのバケツリレー
WWW サーバ 物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 ブラウザホストA
ホストB
アプリケーション層 アプリケーション層TCP/IP の階層
アプリケーション層 各種アプリケーションを収容 Everything over IP トランスポート層 エンド-エンド間での接続性確保 インターネット層 パケット分割・再組み立て アドレス制御 物理/データリンク層 物理ネットワークに対する伝送制御 IP over Everythingインターネット工学 20
2. アドレス体系
インターネットで利用されている多様なアドレス
[email protected] http://www.kyusan-u.ac.jp/news_test/jyoho_kagaku/index.html 25 133.17.169.80 3ffe:8140:300:2:290:6900:2bc2:941f 00-90-69-c2-94-00 インターネット工学 21電子メールアドレス
アプリケーション層で使われているアドレスの一つ
電子メールで利用 ユーザ名＠ドメイン名
ユーザ名 ： ドメイン上のユーザ名 ドメイン名： インターネット上のドメイン名 例：[email protected]
is.kyusan-u.ac.jp というドメイン上の toshi というユーザ のメールアドレス インターネット工学 22URI (Uniform Resource Identifier)
アプリケーション層で用いられるアドレスの一つ WWW で利用 http://www.is.kyusan-u.ac.jp/kaishi0302/index.html http プロトコルでアクセス www.is.kyusan-u.ac.jp というホストにある /kaishi0302/index.html というファイル ftp://ftp.t.ring.gr.jp/index.html.ja ftp プロトコルでアクセス ftp.t.ring.gr.jp というホストにある index.html.ja というファイル インターネット工学 23
URI (Uniform Resource Identifier)
URIの書式の基本 <scheme>://<user>:<passwd>@<host>:<port>/<path> scheme は通信プロトコル: HTTP, HTTPS, FTP,… user, passwd は省略されることが多い hostはサーバのホスト名（ドメイン名） port はポート番号（後述） path は、サーバ上のファイル名 ファイル名が省略された場合はサーバ側で補われる: index.html や default.htm などなど
ドメイン名
人に分かりやすいようにつけた意味のある名前
意味のある名前（ホスト名）を用いる
世界中でユニークな名前を生成するために
ドメインを使用
ドメインを省略せずに書いたホスト名がFQDN:Fully Qualified Domain Name
例：情報科学部のwebサーバのFQDNは
www.is.kyusan-u.ac.jp.
ドメイン名（続き）
gTLD:Global Top Level Domain 世界中の組織が利用可能
ccTLD:Country Code Top Level Domain 各国で管理されている
トップレベルドメイン 第2レベルドメイン
com org net info int gov jp kr uk ac ne go co or fukuoka tokyo kyusan-u seinan u-tokyo ntt toyota asahi mlb asahi www is ip www www 第3レベルドメイン 第4レベルドメイン lr 第5レベルドメイン このホストのFQDNは www.is.kyusan-u.ac.jp （ ） 各レベルのドメインを . ドット でつなげて表記する
インターネット工学 26
ポート番号
トランスポート層(TCP, UDP)が用いるアドレス
ホスト内でのアプリケーションを識別する
例：
80: http 25: smtp 20, 21: ftp インターネット工学 27IPアドレス
インターネット層（ネットワーク層）で用いられるア
ドレス
固定長(IPv4: 32bit, IPv6: 128bit)で、計算機が
取り扱いやすい
例(IPv4)：10000101000100011010100101010000 IPv4 では、8bit 毎に分け ‘.’ で区切って表記
例：133.17.169.80 IPv6 では、16bit 毎に分け ‘:’ で区切って表記
例：3ffe:8140:300:2:290:6900:2bc2:941f インターネット工学 28IPアドレス（続き）
元々は、世界中でユニーク(unique)
プライベートIPアドレスは、組織内でユニーク
IPアドレスの枯渇対策 IPv4 アドレスは約５０億個しかない 世界の人口は60億以上 NAT (Network Address Translator)により、組織外と 通信 End-to-End ? インターネット工学 29
DNS
FQDN から IPアドレスへの変換を行う
ルートDNSサーバを根とする木構造
データリンクアドレス
物理ネットワーク毎に異なる
イーサネット、PPP、ATM… イーサネットで使われているのがMACアドレス
例：00-90-69-c2-94-00 IPv4アドレスからMACアドレスへの変換
ARP (Address Resolution Protocol)を使う
Webを見る
物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 アプリケーション層 物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 アプリケーション層 物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 アプリケーション層 物理層 データリンク層 インターネット層 トランスポート層 アプリケーション層 GET /index.html 送りたいデータ data data data data data data data data data data data data data data data data ブラウザが相手のアドレスとポートを指定しデータを TCP層に渡す ヘッダに宛先ポート番号、送り元ポート番号などを書いて 付け、IP層へ渡す 宛先IPアドレスと送り元IPアドレスなどをヘッダに書き込む。 ルーティングテーブルから最終的な宛先IPアドレスへは どの直接繋がったホストへ渡せばよいか判断してその インターフェースのネットワークインターフェース層へ渡す 宛先IPアドレスから自分宛てでないと判断する ルーティングテーブルから最終的な宛先IPアドレスへは どの直接繋がったホストへ渡せばよいか判断してその インターフェースのネットワークインターフェース層へ渡す 宛先IPアドレスから自分宛てでないと判断する ルーティングテーブルから最終的な宛先IPアドレスへは どの直接繋がったホストへ渡せばよいか判断してその インターフェースのネットワークインターフェース層へ渡す IP層で決まった次に渡すべきホスト（nexthop)の物理アドレス と自分の物理アドレスと上位のプロトコルをヘッダに書き込む トレーラーを付けるネットワークインターフェースもある。 そのパケットを物理メディアに流す IP層で決まった次に渡すべきホスト（nexthop)の物理アドレス と自分の物理アドレスと上位のプロトコルをヘッダに書き込む。 トレーラーを付けるネットワークインターフェースもある。 そのパケットを物理メディアに流す IP層で決まった次に渡すべきホスト（nexthop)の物理アドレス と自分の物理アドレスと上位のプロトコルをヘッダに書き込む。 トレーラーを付けるネットワークインターフェースもある。 そのパケットを物理メディアに流す 物理的に伝達される 物理的に伝達される物理的に伝達される 受け取ったパケットのヘッダをのぞき、自分宛てか確認 ヘッダから上位層をIPと判断し、ヘッダを取り除いてIP層へ 渡す 受け取ったパケットのヘッダをのぞき、自分宛てか確認 ヘッダから上位層をIPと判断し、ヘッダを取り除いてIP層へ 渡す 受け取ったパケットのヘッダをのぞき、自分宛てか確認 ヘッダから上位層をIPと判断し、ヘッダを取り除いてIP層へ 渡す IPヘッダの宛先アドレスが自分であることを知る。 IPヘッダに書いてある上位層を調べ、TCP層であると知る TCP層へ渡す。 TCPヘッダに書いある宛先ポート番号が８０であることを 知る。８０番にbindされているプロセスに渡す ８０番のポートにbindされたhttpサーバーがTCP層から データを受け取る。 dataインターネット工学 32
3. 情報伝送の仕組み
インターネットの基本的な構造
ネットワークとネットワークがルータで接続されている 各ルータはパケット毎に適切な隣接ルータを決定する 経路制御（ルーティング） インターネット工学 33経路制御
Webサーバ R2 R1 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 133.196.16.19 202.249.10.122 インターネット工学 344. インターネット技術の開発と標準化
ISOCの下に IAB (Internet Architecture Board)
インターネット全体の方向性やアーキテクチャの議論
IAB の下に、IRTF, IETF, ISTF (Internet
{Research, Engineering, Societal} Task
Force)
インターネット工学 35
IETF
技術標準化に責任
IESG (Internet Engineering Steering Group)
の下のワーキンググループが作業
参加資格はなし
年3回の会合とメイリングリストで議論
We reject kings, presidents and voting, we
believe in rough consensus and running code
by David Clark
標準化
アイデアをインターネットドラフト(I-D)として発行
I-Dの有効期限は6ヶ月
IESG が承認すると、標準化開始
RFC (Request For Comments) を発行
Proposed Standard → Draft Standard → Standard
Informational RFC, Experimental RFC, Historical RFC などもある
I-D, RFCの入手先
http://www.ietf.org/ID.html
http://www.ietf.org/rfc.html
インターネット工学 38
