第 1 章ネットワーク基礎知識

第1章ネットワーク基礎知識 4407036　榊原　悠

1.1コンピュータネットワーク登場の背景 4407056　田端晃一

コンピュータの普及と多様化 • さまざまな場所で活躍している • オフィス、工場、学校、教育機関、研究所 • 多種多様なコンピュータ • 大型汎用コンピュータ • スーパーコンピュータ • ミニコンピュータ • パーソナルコンピュータ

スタンドアロンからネットワーク • 従来 • コンピュータを単体で使用（スタンドアロン） • 現在 • 複数のコンピュータをネットワークで接続 • Ex: WAN , LAN

コンピュータ通信から情報通信環境へ • プライベートなネットワークを相互に接続するプライベートなネットワークのみ初期 1980年代後半 1990年代前半公共ネットワークとしてのインターネット

情報ネットワークの役割 • 役割 • 世界中の情報を各コンピュータに伝えること（人間でいえば神経に相当する役割） • 将来 • 空気のように存在を意識されないようなものになる

1.2コンピュータとネットワーク発展の7つの段階1.2コンピュータとネットワーク発展の7つの段階 4407056　田端晃一

バッチ処理 利点：多くの人が利用できる欠点：時間がかかるプログラムやデータなどを、まとめて一括で処理する方式

タイムシェアリングシステム（TSS） 1台のコンピュータに複数の端末を接続して、複数のユーザーが同時にコンピュータを利用できるようにしたシステム・仮想的に１人１台コンピュータを利用できるようになった・インタラクティブ（対話的）な操作が可能になった・プログラミング言語のBASICが登場

コンピュータ間通信 コンピュータ間を通信回線で接続するだけでデータを瞬時にやり取りできるようなシステム・データ転送にかかる時間や手間が減った・複数のコンピュータで分散して処理し、結果をまとめられるようになった利用者の目的や規模に合わせた柔軟なシステムの構築や運用ができるようになった

コンピュータネットワークの登場 パケット交換技術によるコンピュータネットワーク・異なるメーカーのコンピュータ同士でも相互通信が可能・ウインドウシステムの登場コンピュータネットワークの中を自由に移動し、散在するコンピュータ資源を活用できるようになった

インターネットの普及 • ダウンサイジング、マルチベンダ接続といった、異なるメーカーのコンピュータを相互に接続し、安価にシステムを構築するためにインターネット技術が使われはじめた。 • WWW（World Wide Web）による情報公開と、そのサービスを受けるwebブラウザ，インターネットメールが企業や一般家庭に急速に普及し始めた。 • パーソナルコンピュータは以前は単独（スタンドアロン）で使う個人の道具だったが、現在ではインターネットにアクセスする道具として使う人が多い。

インターネット技術中心の時代へ • インターネットは別々に発展してきた多くの技術をすべてインターネットに取り込む方向に進んでいる。 • もともと電話網の上に構築されていたインターネットだが，立場が逆転し、インターネットの技術を利用したIP網の上に電話やテレビ放送、インターネットが構築されるようになってきている。 • インターネットにつながれるものだけがいわゆる｢コンピュータ｣だけではなく、携帯電話、家電製品などがつながれるようになっていき、今後はありとあらゆる物がつながれるようになっていくだろう。

「単につなぐ」時代から「安全につなぐ」時代へ「単につなぐ」時代から「安全につなぐ」時代へ • インターネット普及期 • できる限り際限なく自由につなぐことを目指していたインターネットを利用することによって巻き込まれるトラブルの増加「安全につなぐ」ことが大事

すべてのカギを握るTCP/IP TCP/IPには、別々に発達してきた様々な通信技術を１つに統合するだけの応用力がある

まとめ年表

1.3 プロトコルとは 4407036　榊原　悠

プロトコル • 使用する環境、機器などによってさまざまな種類があるが、私達はネットワークを利用するときに普段意識していない

主なプロトコル

パケット交換とプロトコル • パケット交換とは、大きなデータをパケットと呼ばれる単位に分割して送受信する通信形式 • パケットにはそれぞれ送信元と宛先のアドレスさらには元のデータのどの部分かを示す番号がついている • 1つの回線を複数のユーザーで共有できる

プロトコルとは • コンピューター同士の間で情報（データやメール、メッセージ等）のやり取りをするために必要な手順や方法に関する取り決めや規則などの「約束ごと」 • 簡単に言うと、コンピューターの「共通言語」のようなもの • 異なるものを使っていると相互にデータを伝えることができない

コンピュータでのプロトコル • 通信をする双方のコンピューターに必要な最低限の機能がすべてプログラミングされていなければならない • もし途中で障害が起こった場合はどうするかなど、あらかじめ通信中に起こりそうな問題を想定し、プログラムを作成しなくてはならない

1.4プロトコルの標準化 4407402　丹野雅弘情報通信ネットワーク

1.4.1 コンピュータ通信の登場から標準化へ 1974年にIBM社がネットワークアーキテクチャであるSNA(System Network Architecture)を発表。その後、各メーカーが独自のネットワークアーキテクチャを発表し、プロトコル群の体系化が進む。しかし、互換性がなく、メーカーが異なると、接続しても通信ができなかった。情報通信ネットワーク

多くの企業がネットワークには互換性が必要だと認識されるようになり、異なるメーカー間でも自由に通信できる環境が望まれた多くの企業がネットワークには互換性が必要だと認識されるようになり、異なるメーカー間でも自由に通信できる環境が望まれたネットワークのオープン化、マルチベンダ化情報通信ネットワーク

1.4.2 標準化 国際標準化機ISOが、国際標準としてOSIという通信体系を標準化した。しかし、OSIの定めるプロトコルは普及せず、IETFによって標準化されたTCP/IPが標準になっている。 (但し、OSI参照モデルはネットワークプロトコルを考えるときに引き合いに出される。) 情報通信ネットワーク

1.5 プロトコルの階層化とOSI参照モデル 4407402 丹野雅弘情報通信ネットワーク

1.5.1 プロトコルの階層化 通信に必要な機能を７つに階層化する複雑なネットワークプロトコルを単純化する情報通信ネットワーク

・インターフェイス 上位層と下位層の間でサービスのやり取りをするときの約束事・プロトコル通信相手の同じ階層とやり取りするときの約束事情報通信ネットワーク

欠点利点 1. 階層化することで各階層を独立なものとして扱える 2. ある階層を変更しても、その影響がシステム全体に波及せず、拡張性や柔軟性に富んだシステムを構築できる 3. 通信の機能分割が行われるため、それぞれの階層プロトコルの実装が容易になり、責任の分界点も明確になる 1.モジュール化を進めすぎると、処理が重くなったり、各モジュールで似たような処理をしなければならなくなる階層化の利点と欠点情報通信ネットワーク

1.5.2 会話で階層化を考える プロトコルインターフェイス　　インターフェイスプロトコル情報通信ネットワーク

1.5.3 OSI参照モデル 各層は、何をするかという役割を定義している役割を定義しているのがプロトコルプロトコルは約束事、その中身は、仕様その仕様に準拠した製品・通信手段を利用情報通信ネットワーク

1.5.4 OSI参照モデルの各層の役割 ・アプリケーション層特定のアプリケーションに特化したプロトコル・プレゼンテーション層機器固有のデータフォーマットとネットワーク共通のデータフォーマットの交換・セッション層通信の管理やコネクションの確立/切断、トランスポート層以下の層の管理情報通信ネットワーク

・トランスポート層 両端ノード間のデータ転送の管理やデータ転送の信頼性を提供・ネットワーク層アドレスの管理と経路の選択・データリンク層直接接続された機器間でのデータフレームの識別と転送・物理層０と１を電圧の高低や光の点滅に変換したり、コネクタやケーブルの形状の規定情報通信ネットワーク

まとめ • ネットワークの通信モデルは、OSI参照モデルによって説明することができる。 • 物理層、データリンク層は、1つのネットワーク媒体に接続されたコンピュータ間での通信方法を規定する。 • ネットワーク層は、相互に接続されたネットワーク上の任意の2台のコンピュータ間での通信方法を規定する。 • トランスポート層は、アプリケーション間での通信方法を規定する。 • セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層では、アプリケーション間での通信方法を規定する。情報通信ネットワーク

1.6 OSI参照モデルの通信処理の例 4407003 飯田正成

７階層の通信 • OSIの７階層モデルにおける通信の方法・送信側データを上位層から下位層へ伝える（アプリケーション層 → プレゼンテーション層→…）・受信側データを下位層から上位層へ伝える（物理層 → データリンク層 →…）

各階層での処理 ヘッダ自分の階層のプロトコル処理に必要な情報のこと送信側上位層から渡されたデータに自分の階層のプロトコル処理に必要な情報をヘッダとしてつける（必要な情報を書き足していく。）データヘッダデータヘッダ → 受信側受信したデータをヘッダと上位層へのデータに分離してデータを上位層に渡す（不要になった情報を取り除く）

各階層の具体的な処理 アプリケーション層アプリケーション層受信側送信側プレゼンテーション層プレゼンテーション層セッション層セッション層トランスポート層トランスポート層ネットワーク層ネットワーク層データリンク層データリンク層物理層物理層ネットワーク層データリンク層物理層

各階層の具体的な処理 アプリケーション層プレゼンテーション層 • 7階層は二つに分けられる。　　通信を行う前の準備。　　実際のネットワークを使っての送信処理。セッション層トランスポート層ネットワーク層データリンク層物理層

アプリケーション層 • データを送信する（Aさん） • 相手側から送信された情報の分析（Bさん） • 要はインターフェイス人間とコンピューターの操作をつなぐ部分 • アプリケーション固有のエラー処理ヘッダ：「おはようございます」が電子メールの本文であるという情報や、あて先はBさんであるという情報。

「コンピューター固有の表現方式」 送信データ受信データ「ネットワーク全体での表現方式」ヘッダ：データの符号化方式を識別するための情報。

セッション層 • コネクションを確立するタイミングや、データを転送するタイミングの管理。通信状況の整理を行う。ヘッダ：データをどのような手順で伝えるかという情報。

トランスポート層 ■データ転送の信頼性を保証する。通信ミスが発生した場合の処理も行う。ヘッダ：パケット番号などの情報。

ネットワーク層 • ネットワークとネットワークが接続された環境で送信ホストから受信ホストまでパケットを配達する。 • 正しくデータを届ける処理はトランスポート層で行うヘッダ：アドレス情報など。

データリンク層、物理層 • 物理的な通信媒体で接続された機器同士でデータのやり取りをできるようにする。ヘッダ：MACアドレスの情報

まとめ • アプリケーション層入力したもの • プレゼンテーション層文字などの整合性 • セッション層通信路の確保・管理 • トランスポート層データ通信の確認 • ネットワーク層通信・配送 • データリンク層通信許可 • 物理層接続機器の制御

1.7 通信方式の種類 4407010 榎本健太

1.7.1 コネクション型とコネクションレス型(1) ● ネットワークにおけるデータの配送の種類 (a)「コネクション型」 (b)「コネクションレス型」

1.7.1 コネクション型とコネクションレス型(2) (a)「コネクション型」 [特徴]：送信ホストと受信ホストの間で回線の接続を行う無駄なデータを送らずに済む cf.　電話の通信

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