基本情報技術者 ネットワーク (LAN、WANの規格、ネットワーク層、パリティチェック、MACアドレス・IPアドレス)
LAN→local area Network(自宅のネットワークとか)
イーサネット機器同士がMACアドレスを認識可能な範囲
WAN→wide 〃
通信方式
専用回路方式
互いを一般の回線で結ぶこと。一対一のみの通信になる
交換方式
交換機が回線を選択して、必要に応じて通信路をつくる方式
✅回線交換方式
送信元から送信先まで、経路を交換機がつなぐ
✅パケット交換方式
第３層（ネットワーク層）で、パケットという単位に分割された通信データを、交換機が送り出す
↓
これが基本的に、現在のコンピュータネットワークのすべてで使われる
↓
ただ、WANの構築で拠点間を接続する場合には
通信事業者の提供するサービスでつなぐ
(パケット通信の問題の例)
MACアドレスは、直接つながっているデバイスを参照
IPアドレスは、最終的な宛先を参照
ホストAからイーサネットフレームの宛先
→目的のホストBではなく、直接つながっているルータのMACアドレス
ホストAからIPデータグラムの宛先
→目的のホストBのIPアドレス
✅第三者中継
接続元IPアドレス、電子メールの送受信ドメイン名、いずれも他社のものである通信
WANの構築で使用される通信サービス
✅専用線
✅フレームリレー方式
伝送中の誤り制御を簡単にして、高速化を図る
データ転送の単位は、可変長のフレーム
✅ATM交換方式
高速化を図る
データ転送の単位は、可変長のフレームではなく、
固定長のセル(53バイト)
✅広域イーサネット
LANの接続形態(トポロジー)
MACアドレス
世界中で重複しないようにするために、製造するときに１６進数で各ネットワーク機器に割り振られる番号
LANでは、ネットワーク機器をつなげる際に、これを参照して機器を識別
LANの規格
✅スター型で使われる規格
BASEの後にTがついている
✅バス型で使われる規格
BASEの後に2か5がある
↓
これらをまとめてイーサネットという
イーサネットとは
現在最も普及している規格。
ちなみに、このイーサネット技術を用いて拠点間を接続する、WANの構築サービスが広域イーサネット(先述)
イーサネットはCSMA/CD方式でネットワークを監視
・CS→Carrier Sense
コンピュータがパケットを送る時、通信状況を確認して、他に送信をしているものがいないときに、初めて送信すること
↓
・CD→Collision Detection
それでも通信パケット同士が衝突(コリジョン)してしまった場合
コンピュータがそれぞれランダムに求めた時間分待ってから、再度送信すること
↓
・MA→Multiple Access
このようにして衝突を回避することで、一般のケーブルを複数のコンピュータで共有できること
✅リング型で使われる規格
トークンリング
送信の権利を表すトークンという小さなデータが、リング型に回されている
○フリートークン
平常時に流れるトークン
↕︎
○ビジートークン
データのくっついたトークン
↓
このトークンにデータを乗せて、次へ流す
✅無線LAN
ケーブル必要なし
IEEE802.11シリーズでとして規格化される
✅VPN(virtual private network)
「仮想専用通信網」
共用の回線を仮想的に独立した専用回線であるかのように扱う
↓
セキュリティ面で、使われる
☑️RADIUS
無線LANやVPN接続などに使われる。利用者を認証するためのシステム
クライアントとサーバ(システム構成と故障対策の分野につながる)
✅集中処理
✅分散処理
✅クライアントサーバシステム
プロトコル
ネットワークを通じて、コンピューター同士がやりとりするための約束事。
RARP (reverse address resolution protocol)
自身のMACアドレスからIPアドレスを得るためのプロトコル
ping
デバイス間の疎通確認を行うための機能
NTP
サーバとクライアントの間で、コンピュータの時刻を合わせるためのプロトコル
SMTP
電子メールを送信•転送するためのプロトコル
※BCCは、宛先には知られずに、他にも同じメールを見れる人の名前が載っている。
これは、SMTPでメッセージが転送される途中で削除される
✅SMTP-AUTH
SMTPの拡張規格
AUTHは認証のことで、送信者のメールサーバで電子メールを認証
✅MIME
文字以外(画像とか)のデータを転送するための規格
✅S/MIME
MIMEの拡張規格
電子メールを公開鍵暗号方式で暗号化
OSI基本参照モデル(7階層のこと)
ISO(国際標準化機構)が、同じ規格でネットワーク機器を繋げるように定めたルール
アプセットね！ デブ
TCP、UDP、IP
OSI基本参照モデルをさらにシンプルにしたモデル
UDP(user datagram protocol)
第4層トランスポート層
データを送っても、受信側からの到達通知は来ない
その代わり高速で送れる
👍高速
❌信頼性あんまない
(送信側と受信側がつながっていないという意味でコネクションレス型)
TCP(transmission control protocol)
第４層トランスポート層
データを送ったら、受信側から到達したことの通知が来る
👍信頼性がある
❌少し遅い
(送信側と受信側がつながっているという意味でコネクション型)
IP(internet protocol)
第3層ネットワーク層
パケットに、送り元と宛先にIPアドレスをつけて、識別している。
(ネットワーク上の識別番号がIPアドレス。ハードウェア自体に割り振られる番号がMACアドレス
それぞれのiPhoneにも、必ずこの二つのアドレスがついている)
TCPとIPの組み合わせが、インターネットにおけるデファクトスタンダード
↓
この組み合わせによって、正しく相手にパケットを送れる
このような技術を、企業内LANなどに転用したネットワークをイントラネットという
各階層に属する装置
第1層(物理層)
物理的な接続を行い、0か1の信号のやり取りをする層
✅LANケーブル
インターネットに繋ぐ際に必要な有線
✅リピータ
ケーブルを流れる電気信号を増やして、LANの総延長距離を伸ばす
リピータを間に挟むと、信号の形を留めたまま正確に伝わる
しかし…リピータには、無条件にデータを流してしまう特性があり、この流してしまう範囲をセグメントという
✅リピータハブ
リピータを複数束ねたもの
入力信号(受信したパケット)を全てのLANポートに対して中継(転送)する
※「全ての」LANポートに中継するのがポイント
✅メディアコンバータ
異なる伝送媒体を接続し、信号を相互に変換する
✅NIC (Network Interface Card)
別名、LANボード(LANポートではない)
コンピュータをネットワークに接続するための拡張カードデータを電気信号に変換してケーブル上に流すことが役割
第2層 データリンク層 セグメント同士をつなげる
単位は「フレーム」
✅ブリッジ
MACアドレスを基にしてフレームを中継する
第一層同士を繋げるから、ブリッジという
✅レイヤ2スイッチ(スイッチングハブ)
多くのポートがあるブリッジ
受信したフレームを宛先MACアドレスに従って、適切なLANポート(適切なデバイスにつながるポート)に中継する
※全てのLANポートではないことがポイント
第3層 ネットワーク同士をつなげる
単位は「パケット」
✅ルータ
IPアドレスを基にして異なるネットワークにIPパケットを転送する
ソフトウェア上で、パケットについている宛先アドレスを見る
↓
ルータが持つ経路表と照合して、最適な転送先を選ぶ経路選択をする
この機能を、ルーティング機能という
✅レイヤ3スイッチ
ルータのルーティング機能を、ハードウェア上でそのままレイヤ2スイッチ(スイッチングハブ)に追加したもの
第4層(トランスポート層)以上
✅ゲートウェイ
ネットワーク同士でプロトコル(先述にもある通り、コンピュータ同士でやり取りする際の約束事)の差を変換、吸収し、ネットワーク同士の接続を可能にする
データの誤り制御
パリティチェック
検査するデータ
+
一番先頭にパリティビット(0か1)
水平垂直パリティ
CRC(巡回冗長検査)
検査するデータ
+
ビット列を特定の式(生成多項式)で割った余り
IPアドレス
一言で言うと、一つ一つのパソコンとかに割り振られる、識別するための番号
IPアドレスを割り当てる
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)
IPアドレスをコンピュータに自動的に割り当てるプロトコル
IPアドレスの種類
IPv4→32ビット。最も一般的だが、枯渇しつつある
IPv6→128ビット。16ビットごとにコロンで区切って16進数で表す。
IPv4の分類
✅グローバルIPアドレス
世界中で使われる。地域ごとのNIC(network information center)という機関によって管理される
✅プライベートIPアドレス
企業内で使われる。LAN内で重複がなければ、システム管理者が自由に割り当てられる。
アドレス変換技術
プライベートアドレスのみ持つデバイスが、外部とやり取りするために必要。
✅NAT(network address translation)
ネットワークアドレス変換ともいう
グローバルとプライベートを一対一で変換
✅NAPT(IPマスカレード)
グローバルに、複数のプライベートをつけて、ポート番号も合わせて書き換えてアドレスを変換
(ポート番号とは、接続口につけられた番号)
ネットワーク部・ホスト部
ネットワーク部とホスト部がある。
↓
ネットワークごとに分かれる番号と、コンピュータを識別するための番号のこと
↓
このネットワークアドレスと、ホストアドレスの長さの違いで、以下のクラスA、B、Cというように分かれる
ホスト部（右側）の桁数が多いほど、多くの機器が所属できる
〇ネットワークアドレス
ネットワークで使用するIPアドレスの数え始めの値
〇ブロードキャストアドレス
ネットワークで使用するIPアドレスの最後の値
※正確には、最大256台ではなく、254台まで
全てのネットワークにおいて、ネットワークアドレスとブロードキャストが存在するので
常に2個少なくなる
サブネットマスク
IPアドレスのネットワーク部とホスト部を区別するためのフィルター
【重要事項】
📌右側の000…となっている部分が、ホスト部
📌ホスト部（右側）を見れば
１つのネットワークに何台のコンピュータが所属できるか分かる
IPv4の例題
例題１
解説
①サブネットマスクの値から、IPアドレスは16個(256-240)持つネットワークに属していることが分かる
②1つのネットワークに16個ということは、IPアドレスの第4オクテットは16個ごとに区切られる
↓
つまり、第4オクテットに関しては、0~15,16~31,32~47…というように分けられる
例題２
IPアドレス 192.168.1.20
サブネットマスク 255.255.255.0
この時、ネットワークアドレスと、ブロードキャストアドレスは？
解答
ネットワークアドレス→192.168.1.0
ブロードキャスト→192.168.1.255
導き出す手順
１，サブネットマスクの値から、IPアドレスを256個持つネットワークに属していることが分かる
２，そのネットワークは、少なくとも192.168.1.20というIPアドレスを内包
３，IPアドレスが256個ということは、IPアドレスの第4オクテットの数値の範囲は0~255
４，このPCが所属するネットワークが持つIPアドレスの範囲は192.168.1.0~192.168.1.255 つまりこれが、ネットワークアドレスからブロードキャストアドレス
例題３
以下のPCが割り当てられる範囲は？
技術部100個
営業部60個
管理部10個
解説
2の何乗個の単位で、かつ最小限の個数で区切る。
技術172.16.1.0~127 →128個
営業172.16.1.128~191→64個
管理172.16.1.192~207→16個
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