コンピュータネットワーク

(1)

2013-4 〜 7

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 2

自己紹介

( )

Yasusi.Kanada.yq@hitachi.com, http://www.kanadas.com/

◆1981

◆1981-85 Fortran

S-810

◆1996-99 WWW

◆1999-2001 QoS

◆2002-2006 IP

◆2007-2008 QoS

◆2009

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9

(2300 )

! SoftBank Creative (980 )

(900 )

3

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 4 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 5 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9

6

(LAN)

(IP) IP

IP

8

IP IP IP

，

◆IP/Ethernet ARP

OSI

(2)

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 10 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 11

TCP と UDP TCP, UDP

TCP : HTTP, FTP, SMTP, SIP

TCP Web WWW

IP

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 13 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 14 コンピュータネットワーク@ 工学院大学

アラクサラ社のルータ AX7804R

2013-4 〜 9 15

スイッチやルータのネットワークは固定的 (構造があまり変化しない)

携帯電話ネットワークの構造は端末の移動にともなって変化する

道路

人間関係 (実 / Facebook)

^{商品 A} 商品 B 商品 A 商品 B

物流

コンピュータ・ネットワーク

ルータ / スイッチルータ / スイッチ

ルータ / スイッチ

(3)

頂点頂点

頂点辺辺辺

( ) 2

20 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 21

http://markov.uc3m.es/2009/02/visualizing-citation-networks/

The Eigenfactor Project and Moritz Stefaner join efforts to visualize the citation network between different journals belonging to different research fields. It is amazing and a wonderful way to explore patterns in citation networks

http://www.dichotomistic.com/hierarchies_fractals.html

頂点

(

ノード

)

辺

(

リンク

) 2

1 3

インターネット・プロバイダ間の関係をあらわしたものだというが，詳細は不明

(Shortest path problem) 2

(Minimum spanning tree problem)

26 Wikipedia

Wikipedia

10 台 / 分 15 台 / 分

5 台 / 分 8 台 / 分 30 台 / 分

道路 (交通量)

商品 A 10 個

商品 B 5 個商品 A 10 個商品 B 5 個

輸送量コンピュータ・ネットワーク

ルータ / スイッチ 500 MB 800 MB

600 MB 700 MB

700 MB 700 MB

(4)

--

28 10 台 / 分 15 台 / 分

5 台 / 分 8 台 / 分 30 台 / 分

道路 (交通量)

コンピュータ・ネットワーク

ルータ / スイッチ 500 MB 800 MB

600 MB 700 MB

700 MB 700 MB

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 29 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9

( )

1 1 1

30

・

XML

によるプロトコルの例

: SOAP

<SOAP-ENV:Envelope xmlns:SOAP-ENV="…"

SOAP-ENV:encodingStyle="…">

<SOAP-ENV:Header>

<t:Transaction xmlns:t="…"

SOAP-ENV:mustUnderstand="1">

5 </t:Transaction>

</SOAP-ENV:Header>

<SOAP-ENV:Body>

<m:getPitchingResult xmlns:m="…">

<m:name>Akinobu Yoshida</m:name>

<m:No>00</m:No>

</m:getPitchingResult>

</SOAP-ENV:Body>

</SOAP-ENV:Envelope>

・バイナリ・プロトコル

LAN

WAN

LAN

MAN

ユニキャストブロードキャストマルチキャスト

有線通信無線通信

回線交換パケット交換

ユニキャスト・

メディア (電線? 糸?) ブロードキャスト・

メディア (空気?)

(5)

ユニキャスト・

メディア (電線? 糸?)

ブロードキャスト・

メディア (空気?)

アドレスで特定の相手を選択

アドレスで複数の相手を選択

A

B

ID

ID: ( identifier)

: ID

( )

ID:

ID (IP )

ID ID

• ID Locator Separation (ID )

• LISP (Locator ID Separation Protocol)

交換機

ハブ / スイッチ

* QoS = Quality of Service

( ) Alexander Graham Bell 1876

1 1

44 1878 年ころの電話器

(http://www.atcaonline.com/- phone/coffin.html)

Bell の電話器 (http://www.phonedoc.com/

Telephone_Story/telephone_story.html)

スウェーデンの Ericsson が開発日本 (電電公社) の黒電話

1878

=

45

(6)

voiscape

“voiscape”

(3D ) voiscape = voice + [land]scape ( )

“ ”

46

(2008 )

voiscape





• (Office)

• (MeetingRoom A, B)

• (MyHome)



3D “ ”

(auditory display)

•



•

(2000 )

( )

IP IP IP

49 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9

( )

1 1 1

( ) 500 m 10

1 PC

PC

( )

2

+ (CSMA/CD)

+

51

IEEE LAN

IEEE802.2, IEEE802.3

IEEE = the Institute of Electrical and Electronics Engineers

( )

◆LAN = Local Area Network

500 m

: JGN-X ( )

52 NICT

IEEE

53

IEEE & ACM

( ) standard

(7)

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 55 織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative

3

LAN

織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative

この写真は現在も売っている

“THICKNET”

(https://logistech.jp/iex/servlet/top)

LAN

58

“yellow cable”

( 10 mm)

LAN ( ) UTP STP

− LAN

NIC (

NIC

( )

パソコンには LAN 以外にもいろいろなインターフェースがある．

10 G 10GBASE-T

10GBASE-LR

1

500 m

63

(8)

CSMA/CD ( )

CSMA/CD

◆CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

CSMA/CD ( )

65 織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative

衝突

yellow cable

リピータ

MAC

(LAN ) ( 3.29)

LAN MAC

68 スイッチ

PC

PC PC

アドレスは無関係移動してもアドレスはそのまま

IP アドレスとは

ちがう

MAC

◆MAC Media Access Control

MAC 48

MAC

69

MAC

: MAC

2 進数のアドレスを 16 進

◆000000000010000000100111101010100111001011100000

◆000001001010001100100011010111110100001100100011

16 2

◆58-55-CA-FB-2D-B7

◆32-61-3C-4E-B6-05

71

MAC (14 〜 18 )

, SFD,

(9)

, SFD: (MAC ) :

, SFD,

LAN ( )

バス型スター型リング型

LAN 3

: 1 ( )

: 2

( )

,

Theo Gray, “Mad Science”, Black Dog & Leventhal Publishers

? -- (EtherLoop.MTS)

76 スイッチ

10 M, 100 M

+ − + +

( )

,

( RS232C)

RS232C

ケーブル

− +

+ −

+ +

LAN

79 http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20060318/232823/?SS=imgview&FD=5408972

スイッチ

uplink uplink

uplinkdownlink downlink downlink uplink uplink 10 M / 100 M

uplink uplink

どちらか一方しかつかえないことがある．

+

−

+ −

LAN

1 G ( ) uplink / downlink

10 M / 100 M

80

+/−

: LAN

LAN PC

81

アップリンクダウンリンク

(10)

( )

(= )

( )

2

3

1

( )

MAC

A 0

B 0

Y 1

Z 1

LAN

IEEE802.11, 802.11b,

802.11g, 802.11n LAN

IEEE802.11 2.4 GHz 2 Mbps IEEE802.11b 2.4 GHz 11 Mbps, 1999 IEEE802.11a 5 GHz 2 Mbps, 1999 IEEE802.11g 2.4 GHz 54 Mbps, 2003 IEEE802.11n 2.4 GHz / 5 GHz

600 Mbps ( 300 Mbps ), 2009 2.4 GHz

LAN ( )

LAN

87

PC PC

USB

http://ja.wikipedia.org/wiki/無線LAN

LAN ( )

LAN (WiFi) 2

PC

織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative 88 アクセス・ポイント

WiFi = Wireless Fidelity

LAN ( )

LAN

(11)

LAN ( )

織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative 93

( )

: LAN

8

( )

(uplink/downlink (1000BASE-T) 4 100 M (100BASE-TX) 8 100 M (100BASE-TX) 4

1 ( )

8 PC

5 (100 M ) (

) 6 ( )

: LAN

96

MAC

アドレス

m1 m2 …

m0 MAC

アドレス

PC

,

( ): LAN

1: ( )

( )

: 5 25

: ( )

2:

( )

PC

10 ( )

(

0 )

Python (5/26 Kuport )

( / A4 )

: 6 8 (

) 10

( ): LAN

15

15 1 −1

7 ( 7

).

( )

MAC (

)

( )

2 ,

, (

.)

PC

( )

( ):

Kuport

( )

1 PC Windows, MAC, Linux Python 3

Python 2 2

switch.py, term.py

( )

UDP

readme.txt

99

(12)

( ):

switch.py python switch.py \ --nports 3 \ # --lp0 55000 \ # --rp0 55100 \ # lp0

--lp1 55001 --rp1 54001 --lp2 55002 --rp2 54002 \

\ #

--dumpMAC \ # MAC

--monitor 0 \ #

\ # 0 0, 1, 2

--timeout 30 \ #

--help #

( ):

term.py (PC)

python term.py \

--lm 000300000001 \ # MAC

#16 12 (48 bit) --rm 000300000002 \ # MAC --lp 54001 \ #

--rp 55001 \ #

\ #

--promiscuous \ #

\ #

--receiveOnly \ #

--help #

( ) 500 m 10

1 PC

PC

( )

2

+ (CSMA/CD)

+

102

(IP)

IP ( )

IP

PC ( )

( )

IP IETF

◆IETF = Internet Engineering Task Force

IP

IP (Internet Protocol) IP

IP

( )

IP

ルータ PC

PC PC

アドレス上位がおなじ

(たとえば 133.144....)

移動したらアドレス変更が必要

IP

IP 2

4 (IPv4) -- 32 bit

( IANA )

IP 6 (IPv6) -- 128 bit

( )

IPv4 IP

織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative Internet Assigned Numbers Authority

: IP

IP

IP 2 16

10 192.168.1.9 10.232.50.81 2

16

IP 10

16 : 0x 85 90 0C 62 0x CA 98 93 3A 10

107

IP IP

IPv4

IP

ペイロード

(13)

4

IP IETF RFC 791

IP

111

IP

LAN LAN

( IP 5 .)

IP

IP ID

PC

( )

( (LAN)

LAN 1

Ethernet

(L2 ) : ATM

Ethernet

113

LAN LAN LAN

10.1.1.1 10.1.1.2

3

24 8 : /24

: 192.168.1/24 192.168.1.0/24

: 192.168.1.0/255.255.255.0

( )

(*) : 192.168.1.*

8, 16, 24

114

( )

(LAN )

■ IP 192.168.4.3 24

◆

◆ / 24

◆ (8 )

■ 10.50/16 20.100

◆ , IP

■ IP 192.168.4.3 20

◆

◆ / 24

◆ (8 )

■ 10.50.128/18 20.100

◆

( )

117

(14)

IP

(1 )

IP MAC

MAC ARP -- 5

LAN

2 :

:

( )

(= 1 )

=

( )

122

∞

1 2

3 4

5 6

0

∞

∞ 14 9

10 15

11 6 9 2

7

1 2

3 4

5 6

0

11 9

20 20

7 14 9

10 11 15 6 9 2

7

0. [ ] (or )

( 0 )

1. [ ]

(

).

2. [ ] a bi

i) bi

ii) a a bi

d iii) d bi

d bi

3. [ ]

123

1 2

3 4

5 6

0

∞ ∞

∞

∞ 14 9

10 15

11 6 9 2

7

1 2

3 4

5 6

0

14 9

∞

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7 1

2

3 4

5 6

0

∞ ∞

∞

∞ 14 9

10 15

11 6 9 2

7

1 2

3 4

5 6

0

14 9

∞ 22

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7

1 2

3 4

5 6

0

11 9

∞ 20

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7

1 2

3 4

5 6

0

11 9

20 20

7 14 9

10 11 15 6 9 2

7 1

2

3 4

5 6

0

11 9

20 20

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7 1

2

3 4

5 6

0

11 9

20 20

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7

10

0

11 9

20 20

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7 0

11 9

20

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7

0

14 9 22

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7

0

11 9

∞ 20 7

14 9

15 11

6 9 2

7

0

11 9

20 20

7 14 9

10 11 15 6 9 2

7

1 2

3 4

5 6

0

14 9

∞

7 14 9

10 15

11 6 9 2

7 1

2

3 4

5 6

0

∞ ∞

∞

∞ 14 9

10 15

11 6 9 2

7

1 2

3 4

5 6

1 2

3 4

5 6

1 2

3 4

5 6

1 2

3 4

5 6

1 2

3 4

5 6

?

(= )

1 ?

1 ,

1 ( )

( )

∞

1 2

3 4

5 6

0

∞

∞ 14 9

10 15

11 6 9 2

OpenFlow 7

(15)

(distance vector routing) Bellman-Ford

RIP (Routing Information Protocol)

(link state routing) 2

OSPF (Open Shortest Path First)

[ ] IP (autonomous

system, AS) ,

128

■ IGP (Interior Gateway Protocol)

IGP RIP, OSPF

■ EGP (Exterior Gateway Protocol)

EGP BGP (Border Gateway Protocol)

,

( )

172.17.4.0/24 192.168.2.251 172.17.5.0/24 192.168.2.251 192.168.1.0/24

192.168.2.0/24

172.17.4.0/23 192.168.2.251 192.168.1.0/24

192.168.2.0/24

( )

172.17.4.0/24

172.17.4.251

172.17.5.0/24

A B

( )

A B

A

B

Wikipedia

IP

wireshark

ICMP ping

traceroute

IP

(Windows )

実演

IP

ipconfig (ifconfig)

Windows ipconfig, Linux/Mac ifconfig IP

(16)

IP

ifconfig

136 MacBook-Kana:~ yk$ ifconfig

lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> mtu 16384

! options=3<RXCSUM,TXCSUM>

! inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x1

! inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000

! inet6 ::1 prefixlen 128

gif0: flags=8010<POINTOPOINT,MULTICAST> mtu 1280 stf0: flags=0<> mtu 1280

en0: flags=8963<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,PROMISC,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500

! ether 58:55:ca:fb:2d:b7

! inet6 fe80::5a55:caff:fefb:2db7%en0 prefixlen 64 scopeid 0x4

! inet 192.168.1.37 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255

! inet6 2408:41:44cd::5a55:caff:fefb:2db7 prefixlen 64 autoconf

! inet6 2408:41:44cd::78d4:bfb2:daad:d3b7 prefixlen 64 autoconf temporary

! media: autoselect

! status: active

p2p0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 2304

! ether 0a:55:ca:fb:2d:b7

! media: autoselect

! status: inactive MacBook-Kana:~ yk$

IP

Wireshark

ICMP ping

ICMP (Internet Control Message Protocol)

ICMP ping ( )

ping

実演

ICMP ping ( )

ping (Macintosh)

140 MacBook-Kana:~ yk$ ping www.kanadas.com

PING kanadas.com (219.94.162.224): 56 data bytes

64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=0 ttl=54 time=21.472 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=1 ttl=54 time=14.725 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=2 ttl=54 time=16.270 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=3 ttl=54 time=17.375 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=4 ttl=54 time=17.875 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=5 ttl=54 time=22.389 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=6 ttl=54 time=15.449 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=7 ttl=54 time=17.093 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=8 ttl=54 time=19.291 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=9 ttl=54 time=21.739 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=10 ttl=54 time=16.690 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=11 ttl=54 time=15.533 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=12 ttl=54 time=17.986 ms 64 bytes from 219.94.162.224: icmp_seq=13 ttl=54 time=15.859 ms

traceroute

IP TTL

TTL = Time To Live

TTL 1 TTL 0

TTL traceroute

traceroute ( )

実演

traceroute ( )

143

traceroute (Macintosh)

MacBook-Kana:~ yk$ traceroute www.kanadas.com

traceroute to kanadas.com (219.94.162.224), 64 hops max, 52 byte packets 1 ntt.setup (192.168.1.1) 10.494 ms 0.966 ms 0.914 ms

2 tkynikz.asahi-net.or.jp (202.224.37.87) 4.738 ms 9.640 ms 3.990 ms 3 tkybi4-v15.asahi-net.or.jp (202.224.37.81) 9.538 ms 3.854 ms 5.689 ms 4 kddni93.asahi-net.or.jp (202.224.32.93) 4.990 ms 5.456 ms 8.137 ms 5 as9370.ix.jpix.ad.jp (210.171.224.113) 5.964 ms 4.465 ms 4.838 ms 6 tkgrt1s-ort3-10g.bb.sakura.ad.jp (59.106.251.34) 6.113 ms 5.418 ms tkwrt1s-ort3.bb.sakura.ad.jp (59.106.251.138) 5.301 ms

7 tkwrt3-wrt1s.bb.sakura.ad.jp (59.106.247.118) 6.393 ms 5.480 ms 5.255 ms 8 oskrt1-tkwrt3.bb.sakura.ad.jp (59.106.255.238) 16.961 ms 14.623 ms 16.774 ms 9 osnrt1s-krt1.bb.sakura.ad.jp (59.106.255.18) 14.450 ms 14.893 ms 13.659 ms 10 osnrt102b-nrt1s.bb.sakura.ad.jp (59.106.244.142) 14.891 ms

osnrt101b-nrt1s.bb.sakura.ad.jp (59.106.244.138) 13.447 ms osnrt102b-nrt1s.bb.sakura.ad.jp (59.106.244.142) 13.561 ms 11 osnrt108e-nrt102b.bb.sakura.ad.jp (59.106.253.190) 13.817 ms osnrt108e-nrt101b.bb.sakura.ad.jp (59.106.253.86) 14.795 ms osnrt108e-nrt102b.bb.sakura.ad.jp (59.106.253.190) 14.241 ms 12 www1384.sakura.ne.jp (219.94.162.224) 15.459 ms 15.008 ms 19.607 ms MacBook-Kana:~ yk$

IP

IP ( )

IP

PC ( )

( )

144

(17)

[ ] IP IP

IP ( )

IP

LAN IP

(IP/Ethernet)

(IP)

( )

IP ARP

IP

(MAC ) 1 MAC

( ) MAC

MAC

IP ( )

IP

147 スイッチ

ルータ PC

PC PC

PC

PC PC

( 133.144....)

:

( )

:

■ IP :

( )

148 P

リピータ

P

スイッチ

(A, B, C を記憶) C

C

A B

C

(各サブネット

ルータ

を記憶) C

C

A B

サブネット

C

サブネットサブネット

IP

( )

-- ( )

IP

149

スイッチ

(A, B を記憶) C

C

A B

C

(各サブネット

ルータ

を記憶) C

C

A B

サブネット

C

サブネットサブネット

C

( )

■ IP

150

IP

−

151 Wikipedia

LAN IP

IP/Ethernet ( )

IP ( )

,

152

MAC ヘッダ IP ヘッダ

ペイロード

Ethernet

IP

ARP

IP

MAC

IP IP

IP MAC ARP

(Address Resolution Protocol, )

(18)

ARP ( つづき )

ARP IP MAC

ARP (IP/ATM )

IP ( )

ARP

ARP ARP

( )

,

IP (IP )

MAC IP

実演

Ethernet IP ipconfig /

ifconfig

MAC IP

Macintosh

158 MacBook-Kana:~ yk$ ifconfig

lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> mtu 16384

! options=3<RXCSUM,TXCSUM>

! inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x1

! inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000

! inet6 ::1 prefixlen 128

gif0: flags=8010<POINTOPOINT,MULTICAST> mtu 1280 stf0: flags=0<> mtu 1280

en0: flags=8963<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,PROMISC,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500

! ether 58:55:ca:fb:2d:b7

! inet6 fe80::5a55:caff:fefb:2db7%en0 prefixlen 64 scopeid 0x4

! inet 192.168.1.37 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255

! inet6 2408:41:44cd::5a55:caff:fefb:2db7 prefixlen 64 autoconf

! inet6 2408:41:44cd::78d4:bfb2:daad:d3b7 prefixlen 64 autoconf temporary

! media: autoselect

! status: active

p2p0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 2304

! ether 0a:55:ca:fb:2d:b7

! media: autoselect

! status: inactive MacBook-Kana:~ yk$

: IP/Ethernet

2 2

IP

(

)

159

IP i1 i2 … m0

MAC IP

LAN LAN

m1 m2 … MAC

IP i0

IP

[ ] IP IP

IP ( )

IP

LAN IP

(IP/Ethernet)

(IP)

( )

IP ARP

[ ]

IP TCP, UDP

OSI 7

[ ]

IP TCP, UDP

IP Ethernet

IP TCP

(19)

OSI

OSI 1978 1985 ISO

OSI = (Open System Interconnection)

ISO = OSI OSI

OSI = OSI (Basic) Reference Model

OSI

OSI 7

OSI ( )

TCP/IP OSI

( )

OSI

TCP/IP OSI

OSI

,

168

Ethernet IP TCP

MAC IP TCP

LAN IP

IP

170

IP

LAN LAN

IP

インターネット・プロバイダ間の関係をあらわしたものだというが，詳細は不明

(20)

コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 172 Newman, M. E., J., “Networks An Introduction”, Oxford

2

, (

)

複雑な世界、単純な法則ネットワーク科学の最前線マーク・ブキャナン阪本芳久 (単行本 - 2005/2/25)

p.129,Fig.9,インターネットのノード分布,Node distribution of the Internet

頂点 (ノード) 辺 (リンク)

2

1 3

,

[ ]

IP TCP, UDP

OSI 7

[ ]

(VPN) VLAN

,

IP

( GENI

AKARI (VNode) )

1 ( )

(

QoS ( ) )

( IP TCP )

IP IP

IP

( )

IETF IP ( )

IP

(21)

IP

( )

IP

( )

:

( )

コンピュータネットワーク@ 工学院大学織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative2013-4 〜 9 182 コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9 183

NAT NAPT

NAT 1 1

NAPT (IP ) 1

NAPT

184 織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，

SoftBank Creative

PC IP TCP, UDP IP

PC IP

NAPT

PC IP PC

--

,

( )

/

IP ( )

VPN (virtual private network)

186

VPN 1

… … …

VPN n

c11 c12

cn1 cn2

(VPN)

187

( )

VPN VPN

VPN

VPN ( )

IP

(IP ) VPN 2

◆ VPN (IPsec VPN)

◆IP VPN (MPLS VPN)

◆ VPN

188

MPLS

MPLS (IPsec)

IP

Internet VPN (IPsec VPN)

IPsec

189

(IPsec)

IP IPsec ヘッダ {IP + }

(22)

IP

■ IP VPN (MPLS VPN)

◆MPLS (Multi-Protocol Label Switching)

◆ ,

◆

190

IP MPLS ヘッダ

( )

MPLS

IP MPLS

: VLAN

VLAN

IEEE (IEEE802.1Q)

VLAN

VLAN 1

192

VLAN VLAN

VLAN

VLAN 1

( )

VLAN

VLAN MAC

VLAN IEEE802.1Q

194

VID = 2

VID = 3

VLAN

VLAN VLAN VLAN

195

( )

1 :

198

VM*

( )

VM* VM* VM*

*VM:

VM

(23)

( )

199

Intel CPU

Intel VM Intel VM Intel VM Intel VM (?)

( )

:

Intel CPU Intel

( )

Crusoe, Efficeon:

Intel x86 (VLIW)

CPU (2002-2004 ) Intel Pentium Pro ( CPU):

x86 RISC

P

N. Pascal P : Smalltalk, Java

( )

◆VLAN

◆VPN

: 1

201

2 1

,

VPN IP

? VPN

( )

(C )

30

QoS (Quality of Service),

2000

■ ?!

■ FIND (Future Internet Design) (NSF) FIND

204

EU ( ) FP7 (7th Framework Programme)

■ GENI (Global Environment for Network Innovations) IP GENI

GENI

GENI ( )

(Software Defined Network: SDN)

OpenFlow SDN

,

207

(24)

( )

,

OpenFlow

209 http://tech-sketch.jp/2012/04/openflow-1.html

2008 Stanford

OpenFlow OpenFlow OpenFlow OpenFlow

OpenFlow

210

OpenFlow

NEC NEC

OpenFlow

OpenFlow ( )

MAC IP TCP/UDP (L1)

(L4)

: TCP 80

OpenFlow

IP/Ethernet IP

MAC

MAC MAC

OpenFlow

212 172.17.4.0/24 192.168.2.251

192.168.1.0/24 192.168.2.0/24

OpenFlow

if IP 24 172.17.4 then

MAC =

192.168.2.251 MAC

MAC MAC

MAC

OpenFlow

: IP (IP )

OpenFlow

: IP/Ethernet IP, Ethernet

IP IP

．

213 172.17.4.0/24 192.168.2.251

192.168.1.0/24 192.168.2.0/24

OpenFlow

if IP 24 172.17.4 then

MAC =

192.168.2.251 MAC

MAC MAC

MAC

IP MAC

IP

AKARI

214

2015

, NICT* 2006

,

*NICT:

http://akari-project.nict.go.jp/index2.htm

VNode --

215

(VNode) ( )

VNode (2009-2010) NICT NTT

NEC

(2011-2014) NICT

*NICT:

( )

http://www.nict.go.jp/publication/NICT-News/.../NICT_NEWS_1006_J.pdf

VNode --

216

VNode

(VNode)

( ) ( )

JGN-X

(25)

VNode

217

( )

: ,

:

( )

VNode

(sliver) VNode

( .)

VNode

219

CPU=10 1GB

=1M bps

( )

VNode ( ) (CPU )

(IP )

( )

VNode 2

( )

VNode

(Programmer) ( / )

(Redirector) VNode

, VNode (

)

VNode

( )

XML

, XML GUI

Interop Tokyo VNode

6

Interop Tokyo

222

Interop 2010

Interop Tokyo

Cisco, Alaxala

2010

223

Interop Tokyo VNode

NICT

VNode ( 2011 )

224

VNode

JGN-X NICT VNode

VNode 2

1

(26)

IP IPEC

IPEC (IP Ether Chimera) VNode

IPEC IP Ethernet

Ethernet IP

IP Ethernet (IP/Ethernet)

(ARP )

226

2

IP IPEC

IPEC

ID:

IPEC

(dest addr) (src addr)

Age: +1 (IP TTL )

IP IPEC

IPEC IP Ethernet

(IP ) Ethernet

IPEC

( ID) ID

Age

IPEC ( )

( )

)

228

IP IPEC

229

PC IPEC

IPEC 3

3 PC

VNode IPEC 3 VNode

3 PC

IP IPEC

IPEC (GENI Engineering Conference )

(VPN) VLAN

, IP

( GENI

AKARI (VNode) )

231

TCP UDP

TCP, UDP

1 IP (1 )

TCP, UDP

Web HTTP, FTP

SMTP TCP

TCP

(MTU)

232

IP

TCP, UDP IP

(1

〜

65535)

1

(27)

IP

235

IP IP

TCP 6 17

IP

HTTP, FTP (

)

HTTP 80 Web 80

(well-known port) 1023

TCP UDP

TCP (= )

UDP (= )

TCP UDP

MAC

ヘッダ

IP

ヘッダ

TCP

ヘッダペイロード

■ TCP

■ UDP

TCP UDP

239

TCP

http://www.blwisdom.com/word/key/000623.html コンピュータネットワーク@ 工学院大学 2013-4 〜 9

TCP UDP

240

UDP

TCP UDP

241

IETF

TCP RFC 793 UDP RFC 768 IETF RFC

TCP UDP

UDP ( )

IIJ UDP

2009 2.2%

2010 6.8%

2011 10.0%

(IIJ Internet Infrastructure Review vo. 8, vol. 12) TCP

TCP

(connection-oriented)

( )

( .)

(stream-oriented)

( )

243

( )

MSS (Maximum Segment Size)

(28)

TCP

織田薫，坪山博貴「図解! よくわかるネットワークの仕組み」，SoftBank Creative 244

3

(3 )

( )

TCP

3

2 SYN

(A) (B) OK

3 SYN ACK+SYN ACK

A B A B

UML

unified modeling language ( )

OMG

1 2

SYN ( )

SYN + ACK ACK

TCP

(ACK) ACK

TCP

( ) TCP

UDP

TCP

ACK

TCP

(ACK )

TCP

: :

(ACK)

TCP

(29)

TCP

MSS ( ) RWIN ( )

TCP

RTT

w 1 RTT / w

256

RTT RTT

: TCP

: TCP ( )

?

( )

TCP

TCP UDP

UDP UDP (

) TCP (TCP friendliness)

TCP TCP

258

UDP

259 http://www.blwisdom.com/word/key/000625.html

UDP IP (

) TCP

UDP RFC 768 3

UDP

TCP 1

TCP UDP

, TCP UDP

(30)

TCP UDP ( )

UDP

TCP ( )

TCP UDP ( )

TCP

TCP 1

対

1

TCP UDP ( )

TCP, UDP

TCP, UDP TCP UDP

RTP SCTP

DCCP (Datagram Congestion Control Protocol)

TCP, UDP

UDP (2008 2% 2010 4% (IIJ))

TCP, UDP

267

RTP (Real-time Transport Protocol) ,

IP ( )

RTCP (Real-Time Control Protocol)

RTP

TCP, UDP

268

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) 2000 IETF

TCP : ( )

TCP SCTP (

TCP

TCP UDP TCP, UDP

TCP, UDP

FTP SMTP, Web

HTTP TCP

TCP

(MTU)

269

IP

2

: Web (Web

)

2

( ) IP

IP IP

( )

TCP : TCP

Ether-IP-TCP

270

IP i1

IP

LAN

i0 IP

LAN

(31)

2 ( )

10.0.0.0/8, 172.16.0.0/16, 172.17.0.0/16, 192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24, 192.168.3.0/24

10

( )

( / A4 )

Kuport

: 7 13 ( Kuport

22 )

15

15 1 -1

5 (5

)

2

272

IP

( )

2

LAN ARP MAC IP

( )

3 LAN PC LAN

LAN MAC PC ARP

MAC

IP

IP PC -

IP

273

IP

LAN

PC IP

( )

PC ARP MAC

PC ARP

2

274

TCP PC -

PC TCP Web (HTTP)

( 1 IP .)

PC TCP Web (

.)

IP

IP DNS

TCP

HTTP Web

FTP

SMTP, POP, IMAP UDP

SIP RTP IP

(DNS)

IP

IP IP

DNS (Domain Name System)

DNS

DNS ( ) IP

DNS

IP

FQDN (fully-qualified domain name) (www.google.co.jp = www ( ) + google.co.jp ( ))

( )

(32)

(TLD)

2001 .info, .biz, .coop, .museum, .name TLD

TLD jp

.com, .org, .net

2001 .biz, .info

IP

(DNS = 192.168.1.1 --

)

1 DNS

DNS IP

DNS 10

WWW ( ) 3

Web HTML (HyperText Markup Language)

Web URL URI (Unified Resource Locator/

Identifier)

Web HTTP (HyperText

Transfer Protocol)

WWW HTML

Web HTML (HyperText

Markup Language) HTML

HTML HTML

HTML

( )

HTML

287

HTML ( )

______________

URL

Web URL URI

(Unified Resource Locator/Identifier) : http://www.google.co.jp/

コンピュータネットワーク

自己紹介

，

アラクサラ社のルータ AX7804R

スイッチやルータのネットワークは 固定的 (構造があまり変化しない)

携帯電話ネットワークの構造は 端末の移動にともなって変化する

道路

人間関係 (実 / Facebook)

物流

コンピュータ・ネットワーク

頂点 頂点

頂点 辺 辺 辺

頂点

ノード

辺

リンク

道路 (交通量)

輸送量 コンピュータ・ネットワーク

道路 (交通量)

コンピュータ・ネットワーク

・

によるプロトコルの例

・バイナリ・プロトコル

ユニキャスト ブロードキャスト マルチキャスト

有線通信 無線通信

回線交換 パケット交換

ユニキャスト・

メディア (電線? 糸?) ブロードキャスト・

メディア (空気?)

ユニキャスト・

メディア (電線? 糸?)

ブロードキャスト・

メディア (空気?)

アドレスで特定の 相手を選択

アドレスで複数の 相手を選択

A

A

B

ID

交換機

ハブ / スイッチ

voiscape

voiscape

IEEE

LAN

この写真は現在も売っている

LAN

− LAN

パソコンには LAN 以外にもいろ いろなインターフェースがある．

CSMA/CD ( )

CSMA/CD ( )

衝突

リピータ

MAC

MAC

アドレスは無関係 移動してもアド レスはそのまま

ちがう

MAC

MAC

: MAC

, SFD,

LAN ( )

バス型 スター型 リング型

ケーブル

LAN

LAN

: LAN

アップリンク ダウンリンク

( )

LAN

LAN ( )

LAN ( )

LAN ( )

LAN

LAN ( )

LAN ( )

LAN ( )

: LAN

: LAN

アドレス

スイッチやルータのネットワークは固定的 (構造があまり変化しない)

携帯電話ネットワークの構造は端末の移動にともなって変化する

頂点頂点

頂点辺辺辺

輸送量コンピュータ・ネットワーク

ユニキャストブロードキャストマルチキャスト

有線通信無線通信

回線交換パケット交換

アドレスで特定の相手を選択

アドレスで複数の相手を選択

パソコンには LAN 以外にもいろいろなインターフェースがある．

アドレスは無関係移動してもアドレスはそのまま

バス型スター型リング型

アップリンクダウンリンク

移動したらアドレス変更が必要

サブネットサブネット

サブネットサブネット