4.1 IP はインターネット層の プロトコル

1. 4.1 IPはインターネット層の　　　プロトコル 4402062　原田卓郎 IP protocol

2. IPとは • OSI基本参照モデルの第3層(ネットワーク層)に位置する • ネットワークに参加している機器の住所付け(アドレッシング)や、相互に接続された複数のネットワーク内での通信経路の選定(ルーティング)をするための方法を定義している IP protocol

3. ルーティング • TCP/IPネットワークにおいて、目的のホストまでパケットを送信するとき、最適な経路を選択して送信すること • ネットワークの境界で、外部からのパケットを自分のネットワークにあるホストへ転送したり、自分のネットワークからのパケットを別のネットワークへ転送すること • ルータと呼ばれる機器がこの役目を担っている場合が多い • 経路の情報をあらかじめネットワーク機器に設定しておくスタティックルーティングと、経路情報を動的に更新するダイナミックルーティングの2つがある IP protocol

4. ルータ • ネットワーク上を流れるデータを他のネットワークに中継する機器 • OSI参照モデルでいうネットワーク層(第3層)やトランスポート層(第4層)の一部のプロトコルを解析して転送 • ネットワーク層のアドレスを見て、どの経路を通して転送すべきかを判断する経路選択機能を持つ • 自分の対応しているプロトコル以外のデータは破棄 • 複数のプロトコルに対応したルータをマルチプロトコルルータと呼ぶ IP protocol

5. ネットワーク層（第3層） • OSI参照モデルの第3層に位置する • データリンク層以下のプロトコルを使用して接続されているネットワーク同士の通信を行うための方式を定めたもの • ネットワーク上の全コンピュータに一意なアドレスを割り当て、データの伝送経路選択、パケットサイズの変換などが行われる • IP(インターネットプロトコル) がネットワーク層に属し、ルータなどの製品がネットワーク層をカバー IP protocol

6. データリング層（第2層） • OSI参照モデルの第2層に位置する • ネットワーク上で直結されている機器同士での通信方式を定めたもの • 電気信号の誤り訂正や再送要求などがこの層で行われる • PPPなどの規格がデータリンク層に相当しており、スイッチングハブなどの製品がデータリンク層をカバー IP protocol

7. IPアドレス • ネットワーク層であるIPで利用されているアドレス • インターネットに接続されるすべてのホストやルーターは、必ずこのIPアドレスを設定しなければならない • IPアドレスの形式は、どのようなデータリンクでも同じ形式のものが利用される IP protocol

8. 4.2 IP基礎知識 ４４０２０９３ 渡辺唯一 IP protocol

9. IPの三つの役割 • IPアドレス • 終点ホストまでのパケット配送 • IPパケットの分割処理と再構築処理 IP protocol

10. IPアドレス • ネットワーク層であるIPで利用されているアドレス • インターネットに接続されるすべてのホストやルーターは、必ずこのIPアドレスを設定しなければならない • IPアドレスの形式は、どのようなデータリンクでも同じ形式のものが利用される IP protocol

11. 経路制御（ルーティング） (1) • 宛先のIPアドレスのホストまでパケットを届けるための機能 • 途中経由するルータにデータの行き先を教えてもらいながら最終的な相手先のコンピュータに到達することになる • 始点のホストは終点のホストまで経路を知らない IP protocol

12. 経路制御 (2) • 宛先のホストまでパケットを送るため、すべてのホストやルーターはルーティングテーブルと呼ばれる情報を持っている ルーティングテーブル：IPパケットを次にどのルーターへおくればよいかが示されている IP protocol

13. データリンクの抽象化 • IPにはデータリンクの特性を抽象化して、上位層から細かいネットワークの構造を見えなくするやくわりがある • 分割化処理を行うことで、データは途中のデータのMTUにかかわらず、送信したパケット長のままでIP層に届くことができる 分割化処理：IPパケットを小さな複数のIPパケットに分割化する処理 IP protocol

14. IPはコネクションレス型 （1） • ネットワークのデータの伝送にはコネクション型とコネクションレス型の２種類があり、 IPはコネクションレス型である • コネクション型：コンピュータ間でデータの送受信を行う前に確認を事前に行うデータ伝送方式 • 情報の処理が複雑で管理も大変である • コネクションレス型：事前に確認せずにコンピュータ間でデータの送信を行うデータ伝送方法 IP protocol

15. IPはコネクションレス型 （2） • 上位層に発信すべきデータが発生したら、すぐにデータを詰めて発送する 　問題点 　無駄な通信をする可能性がある 　利点 　機能の簡略化と高速化 IP protocol

16. 4.3ＩＰアドレスとは 4402011 市橋　拓也 IP protocol

17. ＩＰアドレスとは • ホストには必ず割り当てる必要がある • インターネットに接続やLANでネットワークを作るときに必要 • 32ビットの正数値でできている(IPv4) IP protocol

18. ネットワーク部とホスト部 • ネットワーク部 • データリンクごと • アドレスが重ならないように • データリンクがいっしょのホストは同じネットワークアドレス • ホスト部 • 同一リンクないで重ねない IP protocol

19. ＩＰアドレスのクラス • クラスA, B, C, Dの違い • 先頭から4ビットまでのビット列の組み合わせにより識別 • 割り当てられるホストアドレスの数 • ホストアドレス割り当て時の注意 • すべてが0の場合 ⇒ IP不明の時に使用 • すべてが1の場合 ⇒ ブロードキャストアドレス IP protocol

20. クラスA 先頭1ビットが0 先頭から8ビットがIPネットワークアドレス • クラスB 先頭2ビットが10 先頭から16ビットがIPネットワークアドレス • クラスC 先頭3ビットが110 先頭から24ビットがIPネットワークアドレス • クラスD 先頭4ビットが1110 先頭から32ビットがIPネットワークアドレス IP protocol

21. ブロードキャストアドレス (1) • 同一リンクに接続されたホストにパケットを送信するためのアドレス • ローカルブロードキャストとダイレクトブロードキャストの二つ IP protocol

22. ブロードキャストアドレス (2) • ローカルブロードキャストアドレス • 同一リンク内でブロードキャスト • ダイレクトブロードキャストアドレス • 異なるIPネットワークでブロードキャスト IP protocol

23. 4.3後半　IPアドレスの基礎知識 ４４０２００２ 浅野　淳一 IP protocol

24. クラスの問題点 • ネットワーク部が同じコンピュータは、すべて同一のリンクに接続する必要がある。 • 同一ネットワーク内のホストが多すぎて無駄 • ネットワークアドレスが不足 クラスB　２５５．２５５．０．０ ２^16=６５５３４個

25. サブネットワーク • ネットワークアドレスを拡張する方法 • ネットワークの数を増やす ネットワーク アドレス部 ホスト部 ネットワーク アドレス部 サブネット ワーク アドレス部 ホスト 部 IP protocol

26. サブネットマスク • サブネットワーク部を規定しネットワーク部の長さを表す識別子 • クラスに縛られずにIPアドレスのネットワーク部を決められる IP protocol

27. サブネットマスクの表示 ２６ビットネットワークアドレスの場合 IPアドレス　　　　　１７２．２０．１００．５２ ネットマスク　　　　２５５．２５５．２５５．１９２ IPアドレス　　　１７２．２０．１００．５２/２６ IP protocol

28. サブネットマスクの例 IPアドレス（１７２．２０．１００．５２/２６） １７２． ２０． １００． ５２． １０１０１１０００００１０１０００１１００１００００１１０１００ クラスによるネットワーク部 サブネットマスクで拡張されるネットワーク部 ホスト部 ２６桁をマスク

29. CIDRについて • クラス分けをなくした、IPネットワークアドレス、IPホストアドレスの考え方 • 連続する複数のクラスアドレスを、１つの大きなネットワークとして扱える • 同じ拡張方法としてVLSM方式がある IP protocol

30. CIDRの例 ２０３．１８３．２２４．０/２３ １１００１０１１．１０１１０１１１．１１１０００００．０００００００１ （２０３．１８３．２２４．１） ネットワークアドレス部 ホスト部 ５１０個 １１００１０１１．１０１１０１１１．１１１００００１．１１１１１１１０ （２０３．１８３．２２５．２５４） ９桁 ２３桁 ２＾９－２＝５１０個のホスト IP protocol

31. プライベートIPアドレス • 外部との通信をしない私的なネットワーク内で利用するIPアドレス • ただし、通信する範囲内ならユニークに割り当てる必要がある • NATやアプリケーションゲートウェイで外部と通信が可能 IP protocol

32. IPアドレスの決定機関 • ICANN • JPNIC • ISP 全世界的にIPアドレスドメイン名を管理 日本国内のIPアドレスとドメイン名を管理 プロバイダ IP protocol

33. IPアドレスの決定の流れ JPNIC 申請者 ISP JPNIC非会員 ISP JPNIC会員 IP protocol

34. 4.4　経路制御（ルーティング） 4402067　姫島隆一郎 IP protocol

35. パケットを配送時 IPアドレスと経路制御表が利用される 「ここの宛先はここに送る」という情報 IP protocol

36. 経路制御表 ・ダイナミックルーティング（動的経路制御） 　ルーターと他のルーターが情報を交換して自動的に作成する方法 ・スタティックルーディング（動的経路制御） 　管理者が事前に設定する方法 IP protocol

37. 4.4.1 IPアドレスと経路制御（ルーティング） IPパケットは、IPアドレスのネットワークを 利用して経路制御が行われる。 経路制御表には、ネットワークアドレスと次に配送するべきルーターのアドレスが書かれてとおり、一致するネットワークアドレスを検索し、次のルーターに配送する。 IP protocol

38. デフォルトルート 経路制御表に登録されているどのアドレスにもマッチしない経路であり、表の無駄を省く。 ホストルート IPアドレスのネットワークではなく、ネットワークインターフェースに付けたIPアドレスそのもので経路制御が行える。 ループバックアドレス 同じコンピューター内部のプログラム間で通信する場合に利用される。 IP protocol

39. 4.4.2　経路制御表の集約 　ネットワークの構築の仕方によって、経路制御表を小さくできる。 　これによりメモリ空間やCPUのパワーを小さくできる。 IP protocol

40. 4.5 ＩＰの分割処理と再構築処理 ４４０００６６　　鈴木大介 IP protocol

41. 4.5.1 ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸによってMTUは違う →ﾃﾞｰﾀﾘﾝｸが作られた目的ごとにMTUの大きさが決められたから その中でもIPは、MTUの大きさに左右されることなく利用できなければならない IP protocol

42. 送信ホスト 受信ホスト FDDI MTU=4352 ルーター イーサネット MTU=1500 ＩＰ ヘッダ ＵＤＰ データ ＵＤＰ データ ＵＤＰ ヘッダ ＵＤＰ ヘッダ ＵＤＰ データ ＵＤＰ データ ＵＤＰ ヘッダ ＵＤＰ ヘッダ ＩＰ ヘッダ ＩＰヘッダの識別子にはユニークな数字を設定して送信する １４７２　　　８　　　２０ ＩＰヘッダの識別子を参照し再構築してから上位部に ４３２４　　　８　　　２０ ルーターで分割処理が行われる ＩＰ ヘッダ １４８０　　　８　　　２０ ＩＰ ヘッダ １３７２　　　８　　　２０ 4.5.2 IPデータグラムの分割処理と再構築処理

43. 4.5.3　経路MTU探索 背景（分割化の欠点） • ルーターの処理が重くなる。ｾｷｭﾘﾃｨｰ向上のためのﾌｨﾙﾀﾘﾝｸﾞなどによる。 • ネットワークの利用効率が悪い。 分割された断片が1つでも失われると、元のIPデータグラムが全て失われるため、小さなサイズで送信するから。 IP protocol

44. 経路MTU探索とは • 経路MTU(PMTU:Path MTU)とは宛先ホストまでパケットを送信したときに分割化が必要にならない最大のMTUのこと →送信ホストでデータを経路MTUの大きさに分割してから送信する方法を、経路MTU探索という IP protocol

45. ＵＰＤの場合の経路MTU探索 ①ＩＰヘッダの分割禁止フラグの設定をして送信する。ルーターでパケットは失われる。 ②ＩＣＭＰにより次のＭＴＵの大きさを知る ③アプリケーションが次のデータを送信するときに、 分割処理を行い送信する。IPにとってはUDPﾍｯﾀﾞとｱﾌﾟﾘｹｰｼｮﾝのﾒｯｾｰｼﾞは区別されない。 ④受信ホストにおいて、全ての断片がそろったら、IP層で再構築してUDP層へ渡す。 IP protocol

46. TCPの場合の経路MTU探索 　 経路MTCの大きさを基にして通信を行うデータ単位を再計算し、その値を元に送信を行う ①②UDPの場合と共通 ③ＴＣＰの再送処理によってデータが再送される。 このとき、ＴＣＰがＩＰで分割されない大きさに区切ってからＩＰ層に渡す。ＩＰでは分割処理は行われない。 ④再構築は不要。データはそのままＴＣＰ層へ渡される。 IP protocol

47. 4.6 ARP(Address Resolution Protocol) 4401037 小松俊介 IP protocol

48. 4.6 ARP(Address Resolution Protocol) • IPアドレスが決まれば、宛先ＩＰアドレスに向けてＩＰデータグラムを送信することができる。 • しかし、実際にデータリンクを利用して通信をするときにはＩＰアドレスに対応したＭＡＣアドレスが必要になる。 IP protocol

49. 4.6.1 ARPの概要 • ＡＲＰはアドレス解決のためのプロトコルで、 　具体的には、宛先ＩＰアドレスを手がかりにして、次にパケットを受け取るべき機器のＭＡＣアドレスを知りたいときに利用される。 • 宛先のホストが同一リンク上にない場合は、次に送信すべきルーターのＭＡＣアドレスをＡＲＰで調べることになる。 IP protocol

50. 4.6.2ＡＲＰの仕組み • ＡＲＰにはＡＲＰ要求パケットとＡＲＰ応答パケットの2種類が存在する。 IP protocol