#1 YouTubeチャンネル【まさるの勉強部屋】より。再生リスト【CCNAは成長優先でよろしく！】をまとめてみました。
【まさるの勉強部屋】チャンネルさんの、再生リストにあります【CCNAは成長優先でよろしく！】がCCNAの内容を理解する手助けにとてもなっています。
動画作成者のまさるさん、素晴らしい動画をありがとうございます。
アウトプットもかねて覚えたいところを書き出しています。
ちなみにこの再生リストは「黒本」と呼ばれる問題集にそって作っているそうなので、OSI参照モデルとはなんなのか？だったり、2進数とは？などの超基礎の部分は説明していません。
この動画を見る前に、「1週間でCCNAの基礎が学べる本」などをさらっと読んだ方がいいかと思います。
CCNAを暗記で取得して、CCNA資格を利用して働けたとしても、「CCNA取得してるから分かるよね？」などの評価を最初からされて、働く時に逆に足枷になる時がある。
時間はかかっても、しっかり理解をして取得すること。
OSI参照モデルの7階層は、アプセトネデブという呪文を覚えて暗記しよう。
7層はアプレケーション層。
6層はプレゼンテーション層。
5層はセッション層。
4層はトランスポート層。
3層はネットワーク層。
2層はデータリンク層。
1層はぶつり層。
以上の名前を覚えていないと試験で解けない問題がある。
4つの通信方式を覚える。
・ユニキャストは1対1。
・マルチキャストは1対特定グループ。
・ブロードキャストは1対不特定多数。
・エニーキャストは特定グループ内の1対1。
区切ったグループから最適の一台が選出されて、その一台だけに通信が行われる。ネットワーク距離が近いところが選出されることが多い。代表例はDNSルートサーバーへの通信。世界に13台のルートサーバーがあり、これが１つのグループを作っている。このグループの中から一台のDNSルートサーバーと通信するためにエニーキャストを使う。
通信媒体の種類を覚える。
覚えるケーブルは２種類。
UTPケーブルと光ファイバーケーブル。
UTPケーブルを100メートル以上にするとレイトコリジョンが起こる可能性がある。
光ファイバーケーブルは、シングルモードとマルチモードに分かれる。シングルの方がマルチよりコアが細く、光が屈折しにくいので、長距離になる。
カプセル化は上位層から順番にヘッダと呼ばれる制御情報をつける処理のこと。
カプセル化されるとデータの名前が変わる。この単位をPDUという。
5層までの状態をメッセージといい、なにもヘッダがない状態。
4層からセグメント、3層がパケット、2層がフレームという。（4層でPDUプロトコルの場合はデータグラムになる。）
2層のデータリンク層だけは、先頭だけでなく、後ろにトレーラーもつける。
受け取った側は制御情報を下位層から外していく、非カプセル化をする。
CCNA試験では2進数の計算を自分でできるようにならないもいけないが、実務では自分で計算してはいけない。計算ミスがトラブルを起こすから。
計算は電卓のプログラマーモードで計算する。
DECが10進数、BINが2進数、HEXが16進数を表している。
イーサーネットは優先接続するためのルール。
データリンク層で1番普及している規格。
ケーブルの形や差し込み口などが統一されている。
通信するためのデータのフォーマットも決められており、イーサネットで通信するときはこういう形でデータを作って送受信しましょうというルール。
イーサネットのフォーマットは以下になります。
送りたいデータが真ん中にあり、その前にタイプ、その前に送信元MACアドレス、さらにその前に送信先MACアドレスがいます。先頭が送信先MACアドレスです。
データの後ろにはトレーラーのFCSがいます。
データにはパケットが入っています。
タイプはひとつ前のネットワーク層がどのような情報なのかを表しています。IPv4なのかIPv6なのか。
FCS（トレーラー）は、フレームが壊れていないかをチェックする時に使います。
送信側はフレームにエラー用の計算をしてFCSに入れて送信します。受信側もフレームを計算し、FCSと同じであればエラー無しと判断して、次の非カプセル化に進みます。
MACアドレスはデータリンク層で使われている機器を識別するためのもの。
MACアドレスはネットワークインターフェイスカード、通称NICに製造時に書き込まれている。
MACアドレスは48ビットの情報で作られており、OUIと呼ばれるベンダ識別子とベンダ内で管理する識別子に別れます。それぞれ24ビットで構成されている。
CSNA/CDというのはイーサネットの交通ルールのようなものとイメージする。
同軸ケーブルでケーブルを共有して通信をしていた時に使われていた昔のルール。
CSはキャリアセンス。利用状況の確認。
MAはマルチプルアクセス。平等な送信権を、共有しているコンピュータに与える。
CDはコリジョンディテクション。衝突した場合は、ジャム信号を送信してデータが壊れてるかもと知らせてフレームを破棄する。その後、ランダムな時間を待機して、再度データを送り直す。
データがぶつかることをコリジョンという。
半二重通信は送信と受信を同時にできない。
全二重通信は送信と受信を同時にできる。コリジョンが発生しない。
同軸ケーブルではなく、スイッチにUTPケーブルを繋ぐことで、全二重通信が可能になった。
現在は全二重通信が主流。
スイッチはポートと呼ばれる複数の接続口を持っている。
スイッチはデータリンク層で使われる機器。
スイッチにはMACアドレステーブルという情報がある。
宛先MACアドレスを見て、どのポートから送るかを判断する。
コリジョンドメインはコリジョンが送る範囲。
スイッチはポートごとにコリジョンドメインが区切られる。
ブロードキャストドメインはブロードキャスト通信が届く範囲のことです。
スイッチ全体がブロードキャストドメインになる。
MACアドレステーブルは、フレーム受信の時に、送信元MACアドレスをMACアドレステーブルに登録することで更新される。
MACアドレステーブルに該当のMACアドレスがなければ、スイッチはフラッティングという動作をする。
フラッティングは、スイッチが、受信したポート以外のすべてのポートからデータを転送すること。
MACアドレスがすべてFのブロードキャスト通信の宛先MACアドレスはすべてFになり、MACアドレステーブルに保存されない。
ルーターはネットワークとネットワークをつなげてくれる機器。
OSI参照モデルでいうネットワーク層に属する機器。
ルーターはブロードキャスト通信を止めてくれる役割もあり、ネットワークの負荷を下げてくれる。
スイッチとスイッチを繋げても、違うネットワーク間でのデータ通信はできません。
そこで、ルーターを中継してネットワークを繋げます。
ホストとノードの違い。
ホストは、IPアドレスを持っているが、経路制御を行わないもの。パソコンなど。
ノードはIPアドレスを持っていて、経路制御も行う。ルーターなど。
ホストが別のネットワークと繋がるための出入り口をデフォルトゲートウェイという。
TCP/IPは、インターネット環境でIPを使って通信するためのプロトコル（規格）のこと。
4層構造。
今はOSI参照モデルではなく、TCP/ITモデルの方が使われる。
階層がリンクしているところもある。
1層はリンク層（ネットワークインターフェイス層とも呼ばれる）と呼ばれ、OSI参照モデルの物理層とデータリンク層に該当します。リンクという名前が似てる。
2層目をインターネット層といい、OSIのネットワーク層に該当します。ネットという名前が似てる。
3層はトランスポート層といい、OSIのトランスポート層に該当します。ここは名前同じ。
4層はアプリケーション層といい、OSIのアプリケーション、プレゼンテーション、セッション層に該当します。アプリケーションが同じ。
暗記するとしたら上位層から
アトイリ
と覚える。
後からできたから後入り？
TCP/IPプロトコルで通信するためには、必ずIPアドレスを設定しないといけない。
IPアドレスはコンピュータで通信するための住所のようなもの。
ルーティングは経路制御のこと。
ループが起きないようにTTLを設定。タイムトゥーライヴ。
TTLはルーターを通るごとに1ずつ減り、0になったらデータを破棄する。
パケット通信は、大きなデータをパケットと呼ばれる単位に分けて、小分けにして間に送る方法。
分割することをフラグメンテーションという。
分割したデータを再構築するのは受信側ホスト。
最大転送単位をMTUという。
経路中の最小MTUを調べる仕組みを、path MTU discoveryという。
IPv4ヘッダの構造。
ヘッダの中にはフィールドというまとまりがいくつかあり、以下なようなものがある。
・バージョン
IPv4なのかIPv6なのか。
・ヘッダ長
・サービスタイプ
サービス品質。
・パケット長
・識別子
フラグメントを再構成する時に利用する。
・フラグ
分割する時の制御情報。
・フラグメントオフセット
分割されたデータの位置情報。
・TTL
ルーターを通過できる回数。
・プロトコル
IPヘッダの一つ上の階層のプロトコル情報。
トランスポート層のプロトコルがTCPなのかUDPなのかなど。
・ヘッダチェックサム
IPヘッダが壊れていないかを確認するための情報。
・送信元IPアドレス
・宛先IPアドレス
・オプション
基本使わない。
・パディング
オプションを32の倍数にする。
・データ。
IPペイロードともいう。
トランスポート層の代表的なプロトコルはTCPと UDPです。
TCPは信頼性のある通信、 UDPは効率の良い通信。
どのアプリケーションを使うかで、どちらを使うか別れる。
アプリケーションを指定するための番号をポート番号という。ポート番号についてはまた後から詳しく説明。
TCPはコネクションを行い、仮想回線をつくる。
UDPはコネクションを行わない。
UDPを使ったPDUはデータグラムという。
TCPがコネクションを確立するためのやり取りをスリーウェイハントシェイクという。
コネクション確立するためには3回のやりとり、切断するためには4回のやり取りが必要。
確立要求はSYN
確認応答はACK
切断要求はFIN
TCPヘッダのフォーマット。
・送信元ポート番号
・宛先ポート番号
アプリケーションを指定する番号。
・シーケンス番号
分割したデータの順序、順番を管理するための番号。
・確認応答番号
次に受診すべきデータのシーケンス番号。
・データオフセット
運んでいるデータの先頭TCPヘッダの長さを表す。
・予約
将来拡張する時のために用意。
・コントロールフラグ
SYN、ACK、FINなどを識別。
・ウインドサイズ
受診可能なデータサイズを受信側が送信側に送ることで、無駄なやり取りを無くす。
・チェックサム
ヘッダとデータが壊れていないか聴く確認。
・緊急ポインタ
通信を途中で中断する時など、緊急のデータの場所を表す。
・オプション
TCPの通信性能を向上させるための情報。
代表はMSSオプション。マキシマムセグメントサイズ。セグメントの最大長を決める役割をする。
・パディング
TCPペイロード
データ本体のこと。
UDPヘッダのフォーマット。
・送信元ポート番号
・宛先ポート番号
アプリケーションを指定する番号。
・パケット長
UDPヘッダと UDPペイロードの合計値（バイト単位）。
TCPにはない UDPだけのフィールド。
・チェックサム
UDPペイロード
データ本体のこと。
ARPは、アドレスリゾリューションプロトコルの略で、IPアドレスからMACアドレスを調べるためのプロトコル。
ARPはネットワーク層に属するプロトコル。
ARPでMACアドレスを調べている間にタイムアウトして、最初のpingが失敗してしまうときがある。
ICMPは、各機器の通信状態の確認をするために使われるプロトコル。
インターネットコントロールメッセージプロトコルの略。
ICMPは複数のメッセージを持っていて、そのメッセージから何が原因で通信がうまくいかないかを推測できる。
ICMPメッセージのフォーマット。
・タイプ
機能タイプ。
0はエコー応答
3は到達不可
5はリダイレクト、送信ホストに最適な経路を伝える。
8はエコー要求
11は時間超過、TTLがゼロになった時に、破棄したルーターがエラーメッセージカードを送る。
・コード
ICMPメッセージの詳細を表す。
0はネットワークアンリーチブルで、ルーターとルーターの経路が怪しいなど。
1はホストアンリーリーチブルで、ルーターとPCの接続が怪しいなど。
・チェックサム
エラーの有無を確認する。
・データ
タイプによって長さが変わる可変長。
ポート番号はトランスポート層に該当する。
ポート番号はウェルノウンポートとダイナミックポートに分けられる。
ウェルノウンポートはよく利用されるアプリケーションで、ポート番号が決められている。
0から1023番。
ダイナミックポートは動的ポートとも言い、特定の番号を持つことはありません。
クライアントが利用するポート番号。
FTPはファイルトランスファープロトコルの略で、コンピュータ間でファイルを転送する時に利用されるプロトコルです。
FTPは認証機能があり、ログインする時にIDとパスワードを入力します。
FTPは２つのTCPコネクションを使います。
１つはデータ制御用のコネクションで、ポート番号は21番、IDやパスワードなどの情報。
もう一つはファイル転送用のコネクションで、ポート番号は20番。
FTPは暗号化されていないためにセキュリティに不安がある。
これを改善するために、SFTPというプロトコルがある。IDやパスワードが暗号化されていてセキュリティに強い。
遠隔ログインとは、ネットワークを通じて別ホストにログインできる機能です。
遠隔ログインを実現するプロトコルが、TELNETと SSHです。
TELNETはTCPの23番ポートを利用します。
通信が暗号化されていないのでセキュリティ面で弱い。
SSHは暗号通信ができるので盗聴に強い。ポート番号は22番です。
DNSはドメインネームシステムの略、ポート番号はま53番です。
DNSはホスト名からIPアドレスへ変換を行うプロトコル。この変換を名前解決ともいう。
DNSサーバに対して問い合わせを行う、ホストやソフトウェアのことをリゾルバという。
DHCPはダイナミックホストコントロールプロトコルの略で、通信するために必要な設定値を自動設定するプロトコル。
主な設定値として、IPアドレス、デフォルトゲートウェイ、DNSサーバーなどのIPアドレスが挙げられる。
機器を繋ぐだけでネットワーグが利用できる環境をプラグアンドプレイという。
DHCPのポート番号は、サーバーとの通信でUDPの67番、クライアント通信でUDPの、68番が利用される。
PCなどのIPアドレスを必要とするクライアントが、DHCPサーバーを探すブロードキャスト通信をする。この通信をDHCP discoverという。
DHCP discoverを受け取ったDHCPサーバーはIPアドレスの情報を提案する。この情報をDHCP offerという。
オファーを受け入れる時はDHCPリクエストを返す。
リクエストを受けたサーバーは許可を知らせるために、DHCP ACKを送ります。
クライアントとサーバーのネットワークは、ルーターなどで分けるのが基本。
DHCP discoverはブロードキャスト通信なので、ルーターを超えることができません。
DHCPリレーエージェントを使えば、DHCPディスカバーをユニキャスト通信に変換して、DHCPサーバー中継してくれます。
L3ヘッダのIPアドレスは変わらない。
L2ヘッダのMACアドレスはネットワークを経由するたびに変わる。
IPアドレスにはルールがある。
例えばIPアドレスはユニーク（唯一性）でなければならない、など。
今回はIPv4アドレスについて話します。
ピッド数は32ビット。
そのままの2進数だと人間には分かりづらい。
8ビッドずつ、4ブロックに分けて、10進数で表す。
IPアドレスはネットワーク部とホスト部で構成される。
同じネットワークに属するホストには、同じネットワーク部をIPアドレスに設定します。左側のネットワーク部は同じ。
ネットワーク部とホスト部を識別する方法は２つ。
クラスとサブネットマスク。
クラスには4つの種類があります。
クラスAは、先頭のビッドが0。第一オクテットがネットワーク部。
クラスBは、先頭に2ビッドが01。第一、第二オクテットがネットワーク部。
クラスCは、先頭に3ビッドが110。第四オクテットがホスト部。
クラスDは、先頭に4ビッドが1110。すへての32ビッドがネットワーク部。ホスト部が存在せず、マルチキャスト通信で使われる。
サブネットマスクはネットワーク部とホスト部が可変。
サブネットワークを利用するために、サブネットマスクという識別子をりようする。
サブネットマスクも32ビット。
サブネットマスクの表記方法は、そのまま書く場合と、プレフィックス表記の場合がある。
サブネットマスクの境が、クラスのデフォルトと同じ場合、ナチュラルマスクという。
プライベートIPアドレス
社内や家庭で利用されるIPアドレス。
グローバルIPアドレス
インターネットで利用されるIPアドレス。ICANNという団体が管理している。
プライベートIPアドレスの範囲。
10.0.0.0〜10.255.255.255
172.16.0.0〜172.32.255.255
192.168.0.0〜192.168.255.255
この範囲外はグローバルIPアドレス。
ホスト部が全てゼロのアドレスをネットワークアドレス、ホスト部が全て1のアドレスをブロードキャストアドレスといい、IPアドレスに割り当てることができないら。
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