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情報ネットワークと向き合うために必要な技術と知識

情報ネットワークと向き合うために必要な技術と知識. 柳原秀基 大阪市立大学大学院 創造都市研究科 都市情報学専攻 hidebohz@pop01.odn.ne.jp http://www.hidebohz.com/. セミナーのゴール. ネットワークの基礎技術を知る インターネットを支える通信技術の基礎 WWW,E-Mail のしくみ ネットワークのいろいろ 家庭，中小企業，大企業での利用 ネットワーク管理 セキュリティを守る技術 パソコンを守るには 個人情報を守るには コンピュータ犯罪に巻き込まれないために. 情報とは？ 通信ネットワークとは？.

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情報ネットワークと向き合うために必要な技術と知識

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Presentation Transcript

  1. 情報ネットワークと向き合うために必要な技術と知識 柳原秀基 大阪市立大学大学院 創造都市研究科 都市情報学専攻 hidebohz@pop01.odn.ne.jp http://www.hidebohz.com/

  2. セミナーのゴール • ネットワークの基礎技術を知る • インターネットを支える通信技術の基礎 • WWW,E-Mailのしくみ • ネットワークのいろいろ • 家庭，中小企業，大企業での利用 • ネットワーク管理 • セキュリティを守る技術 • パソコンを守るには • 個人情報を守るには • コンピュータ犯罪に巻き込まれないために PropStation Computer Seminar

  3. 情報とは？通信ネットワークとは？

  4. 情報って何？ • 情報の定義 • 差異そのもの • 外界からのメッセージを人間が認識したもの • 情報を送り出す・受け取る人がいなくても，情報は存在するか？ • 昔からの特性 • 情報には形がない • 情報は多ければ多いほど良い • 情報はしかるべき人に伝えられてはじめて価値が生まれる • 情報は速く伝われば速いほど良い • コンピュータが発達した現代で生まれた特性 • 情報は容易に複製できるようになった． • 通信コストの低下により，誰でも情報を発信できるようになった．（双方向性） PropStation Computer Seminar

  5. 情報の種類 • 文字情報 • 数値情報 • 音声情報 • 画像情報（静止画像，動画像） • マルチメディア情報 • 触感，味覚情報は未だに実用化されていない PropStation Computer Seminar

  6. 情報通信の歴史 • のろし，太鼓 • 飛脚，早馬，郵便， • 電報 ，電信 • 電話 • 無線 • 携帯電話，PHS • 情報通信，マルチメディア通信 差異 差異を伝える方法 の開発 PropStation Computer Seminar

  7. 通信ネットワークとは • 様々な情報（差異）を伝えるための「つながり」が通信ネットワークである． • 現代では通信用機器と通信回線から構成される「網」をさす． • 通信用機器： 電話機，FAX → コンピュータへ • 通信回線： 電話回線 →デジタルネットワーク • 通信ネットワーク上での通信手順 • 差異の解釈方法を決める • 通信プロトコルと呼ぶ PropStation Computer Seminar

  8. 通信ネットワークの発展 • 1960年代：旧国鉄の座席予約システムなど • 1969年：米国にてARPANETが開始される • 1970年代：公衆電話網の通信ネットワーク利用が進む • 1971年：公衆電気通信法の改正（1971年5月19日,第65回通常国会）による 　　　　　　　通信回線利用の自由化 • 1977年：世界初の，電子掲示板システム • 1980年代：デジタルネットワークDDX（Digital Data eXchange）の発展による 　　　　　　　　　企業情報通信ネットワークの進展 • 1982年：ARPANETの標準プロトコルとしてTCP/IPが完成 • 1984年：東京大学・慶応義塾大学・東京工業大学がインターネットで相互接続 • 1990年代：インターネットの普及と商用利用が進む． 　　　　　　　　　携帯電話の普及．企業内でのイントラネットの普及． • 2000年代：インターネットの更なる普及．社会インフラストラクチャへ 　　　　　　　　　ネットワーク犯罪も社会問題化 　　　　　　　　　ブロードバンド通信回線の急増． PropStation Computer Seminar

  9. 通信ネットワークの現在

  10. 平成17年度情報通信白書 • 総務省： http://www.soumu.go.jp/ を読む • 要点 • 国民・企業のユビキタスネットワーク利用 • u-Japan　（ユビキタスネット・ジャパン） • Ubiquitous, Universal, User-oriented, Unique • 国民，企業のICT利用 • u-Japan実現にむけた課題 • 安心・安全なICT利用 • デジタル・ディバイド • バックボーンインフラ PropStation Computer Seminar

  11. 情報化白書2004「情報経済とIT利活用」 • 経済産業省・日本情報処理開発協会 　　　http://www.jipdec.jp/ • 要点 • 情報経済へのシフト • ユーザのIT利活用の重視 • 企業経営におけるIT課題の整理 • ビジネスモデルの事例研究 • 情報セキュリティ対策の多角的分析 • 情報経済を支える法制度整備 PropStation Computer Seminar

  12. ネットワーク • 2台のネットワーク • 通信方式 • RS232C,電話回線，モデム，その他いろいろ • パソコン通信 • FAX PropStation Computer Seminar

  13. ネットワーク • 組織のネットワーク LAN LAN: Local Area Network = 身内だけのネットワーク PropStation Computer Seminar

  14. インターネットのはじまり • 組織のネットワークを相互接続 バックボーン A社 B社 PropStation Computer Seminar

  15. インターネットのひろがり • 組織のネットワークを相互接続（その2） ドメイン ドメイン ドメイン A社 B社 C社 ドメイン D社 ドメイン ドメイン E大学 ドメイン PropStation Computer Seminar

  16. ドメイン間を接続するプロバイダ プロバイダとドメイン ドメイン プロバイダ ドメイン ドメイン プロバイダ プロバイダ ドメイン ドメイン ドメイン PropStation Computer Seminar

  17. 個人を接続するプロバイダ 上位プロバイダ ドメイン E氏 プロバイダ プロバイダ ドメイン D氏 C氏 Ａ氏 A氏 B氏 PropStation Computer Seminar

  18. プロバイダの分類（規模） • １次プロバイダ • 海外とのネットワークと国内幹線を持つ • ２次プロバイダ • １次プロバイダからトラフィックを受け、複数のプロバイダ/ドメインに接続 • ３次プロバイダ • or.jp / ne.jp として主に個人を接続 PropStation Computer Seminar

  19. プロバイダの分類（目的） • 学術ネットワーク • SINET • 商用ネットワーク • 通信事業者 • Yahoo BB, Infoweb, ODN, DION, etc.. • 個人相手の街の商売 • 大手へ統廃合され，減少ぎみ PropStation Computer Seminar

  20. インターネットの拡大 • 当初は米国内のみのネットワーク • ヨーロッパ，日本などがネットワークに参加 • 爆発的に拡大中 世界人口：約64億人 インターネット利用者数：約6.2億人(2002) Host数：4億弱？ http://www.isc.org/ PropStation Computer Seminar

  21. 通信のしくみ

  22. ネットワーク • 組織のネットワーク LAN PropStation Computer Seminar

  23. LAN 通信プロトコル（の1例） • 通信相手のアドレスを調べる • わからなければ，中止 • 通信回線が使えるかどうか調べる • だめなら，待つ • 相手に「通信できるか？」と聞く • だめなら待つ • アドレスを付けた情報（パケット）を送信する • 受信確認情報を受け取る • だめなら，再送信 • 通信終了 PropStation Computer Seminar

  24. デジタル信号とビット表現 時間 0と1の「差異」の組み合わせ ON OFF 0 1 0 1 0 0 1 0 （8ビットの2進数） 5 2 （16進数） R （ASCIIコード） • （オフ・オン・オフ・オン・オフ・オフ・オン・オフ）が文字“R”を表現する． • 技術的には正確ではありませんが，概念的に理解してください． PropStation Computer Seminar

  25. ASCIIコード一覧表 ASCIIとは、American Standard Code for Information Interchangeの略で、日本語では「情報交換用米国標準符号」と訳されます。要は、7/8ビット英数字のコード体系の一つで、もっとも広く使われ ているものです。ここでなぜ登場するのかといえば、UNIXで採用されているからであり、またPerlでも使われているからです。例えばlsコマンドで出 力されるファイル一覧はASCIIコード順ですし、Perlでのsortも然りです。また正規表現の文字クラスではASCII順に書かないとマッチングが うまく行かないので、実はこの表は結構使えます。 文字コードは、7ビットで0000000～1111111(2進数)の128のコードを0x00～0x7F(16進数)で表記しています。 上位3ビット→ ASCIIコード一覧表 PropStation Computer Seminar

  26. パケット • 共用しているネットワーク上で，情報を届ける固まり（小包） • 小分けにした小包に，同じ宛先を書いて，郵送することと同じ． • インターネットではTCP/IPパケットを用いる PropStation Computer Seminar

  27. WWWに見るHTTPプロトコルによる通信 実際 ページを表示する ファイルを下さい ブラウザソフト クリック ページの表示 WWWサーバhttp://www～ ファイルをどうぞ モデル化 プロセス 間通信 Process A Process B PropStation Computer Seminar

  28. 通信の具体例 Mail Server E-Mailの送受信(POP/SMTP) POP/SMTP メールソフト unix ブラウザIE etc. WWW Server ブラウジング （HTTP) HTTP Windows XP Macintosh etc. コンピュータ間通信 Windows NT PropStation Computer Seminar

  29. プロセス間通信とコンピュータ間通信 プロセス 間通信 Process A2 Process B2 プロセス 間通信 Process A1 Process B1 コンピュータ間通信 OS Computer A OS Computer B 1台のComputerでは，複数のProcessが動作している PropStation Computer Seminar

  30. 通信イメージ Mail サーバ プロセス WWW サーバ プロセス Name サーバ プロセス クライアント・サーバ間通信 UNIX or NTサーバコンピュータ Mail ソフト WWW ブラウザ ワープロ 表計算 ゲーム サーバ・サーバ間通信 Windows / Macクライアントコンピュータ Mail サーバ プロセス WWW サーバ プロセス Name サーバ プロセス クライアント・サーバ間通信 UNIX or NTサーバコンピュータ PropStation Computer Seminar

  31. インターネットによる通信 • 全ては、プロセス間通信 • 正確には，コンピュータ内で動いているプログラム同士の通信 • HTTP • Hyper Text Transfer Protocol / WWW • FTP • File Transfer Protocol / ファイル転送 • POP/SMTP • E-Mail / 電子メールの送受信 • Post Office Protocol/Simple Mail Transfer Protocol • etc… PropStation Computer Seminar

  32. 通信に必要なもの • コンピュータ間通信の取り決め(IP) • 通信相手の名前か番号（IPアドレス） • 情報交換手順・電気的特性 • プロセス間通信の取り決め(TCP) • 通信相手プロセス番号（ポート番号） • プロセス間の通信手順（プロトコル） • これらを統一すれば、コンピュータ同士がお互いに通信できる（はず） PropStation Computer Seminar

  33. IPアドレス　(IPv4) • コンピュータの住所 • 32ビットのIPアドレス 00000000.00000000.00000000.00000000 || | | 11111111.11111111.11111111.11111111 0~255 . 0~255 . 0~255 . 0~255 • アドレス数= 2 32 = 4,294,967,296個 PropStation Computer Seminar

  34. （参考）アドレス　(IPv6) • IPv4を拡張したコンピュータの住所 • 128ビットのIPアドレス • アドレス数= 2 128 = 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456個 • 普及はこれから・・・・ PropStation Computer Seminar

  35. IPアドレス　(IPv4) • クラスA:ホスト用=24bit=224=16777216 個 • クラスB:ホスト用=16bit=216=65536 個 • クラスC:ホスト用=8bit=28=256 個 • ホストアドレスの 0 と 255 は予約されており使えない0:ネットワーク自身，　255:ブロードキャストアドレス ネットワークアドレス ネットワークアドレス ネットワークアドレス PropStation Computer Seminar

  36. プライベートアドレス • インターネットに直接接続しないコンピュータ用アドレス 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 • 主に企業内部，家庭内部などで用いる． PropStation Computer Seminar

  37. TCPパケット PropStation Computer Seminar

  38. 代表的なプロセスとポート番号 PropStation Computer Seminar

  39. IPパケット PropStation Computer Seminar

  40. データ データ データ データ TCPヘッダ TCPヘッダ データ データ TCPヘッダ TCPヘッダ IPヘッダ IPヘッダ データ データ TCPヘッダ TCPヘッダ IPヘッダ IPヘッダ イーサネットヘッダ イーサネットヘッダ TCP/IPモデル 第5層 ヘッダ除去 ヘッダ付加 第4層 ヘッダ付加 ヘッダ除去 第3層 ヘッダ付加 ヘッダ除去 第2層 通信回線 第1層 PropStation Computer Seminar

  41. パケットの処理 • PC-A, PC-B, PC-Cの3台を想定 • PC-AがPC-C宛にパケットを送信 • PC-Bはパケットを受信するが，自分宛ではないので，パケットを捨てる • PC-Cはパケットを受信し，自分宛なので，データとして取り込み，TCP/IP処理を行う． • 以下，台数が増えても同じ． • ブロードキャストパケットは，全PCが受け取り，処理をおこなう． PropStation Computer Seminar

  42. OSI7層 メール配送 (smtp) メール受信 (pop) WWW (http) ファイル転送 (ftp) アプリケーション層（Port番号）（プロトコル） TCP,UDP トランスポート層 ネットワーク層（IPアドレス） IP PPP 電話、携帯 PHS,INSxDSL 専用線 高速デジタル 回線 LAN Ethernet Talken Ling 無線LAN FDDI ATM データリンク層（イーサネットアドレス） 物理層 PropStation Computer Seminar

  43. 様々なネットワーク • TCP/IPを守りさえすれば、どのようなネットワークでもかまわない。 • メタル線：イーサネット • 光ファイバ：FDDI • 交換網：ATM • ISDN/高速デジタル回線 • 公衆回線/ADSL • PHS/cdmaOne/携帯電話 • Cable TV PropStation Computer Seminar

  44. 通信経路を確認してみる • IPパケットがコンピュータ（ルータ）間を渡り歩いていくルート • 米国（マサチューセッツ工科大学/ボストン）との通信状況をみてみよう • http://bs.mit.edu:8001/cgi-bin/traceroute PropStation Computer Seminar

  45. ドメイン名 • それぞれのホストにはIPアドレスが付与され，識別される． • しかし，IPアドレスは数字．覚えにくい． • ネットワークアドレスに対して，英語表現の名前をつける＝ドメイン名 Yanagihara.hideki@gscc.osaka-cu.ac.jp ユーザID@コンピュータ名.組織名.種別.国名 ドメイン名 PropStation Computer Seminar

  46. IPアドレスとドメイン名の変換 • 各ドメインにDNSを設置する • DNS=Domain Name System • 例：大阪市立大学のDNSは，大阪市立大学内のホスト（サーバ）アドレスを管理し，外部からの問い合わせに応える．内部からの問い合わせには，内部用DNSが応える． PropStation Computer Seminar

  47. PropStation Computer Seminar

  48. 様々な使われ方 家庭，中小企業，大企業

  49. インターネット技術の普及 • 1990年～大学とコンピュータ系企業 • 低速，高価，高い技術力を要求 • Unixが中心 • 1995年～一般大企業 • 低価格化 • Windows 95の普及による，１人１台体制へ • 電子メールの業務活用が進む • 2000年～一般家庭，中小企業 • PCの更なる低価格化，技術の容易化 • ADSL，Bフレッツなど，通信回線の低価格化 PropStation Computer Seminar

  50. 一般家庭での利用 インターネット ADSL,光 ケーブルTV プロバイダ モデム DNSメールサーバ WWWサーバ ルータ PropStation Computer Seminar

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