高度午前 - 技術要素 - ネットワーク のバックアップ(No.7)

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目次 †

概要 †

ネットワーク。

詳細 †

通信方式 †

ストレージ †

IEEE 802 †

多重アクセスと衝突回避方式

• IEEE 802.3
  • CSMA/CD（信号を確認し衝突を検出）
  • 有線LANのアクセス方式

• IEEE 802.5
  • トークンパッシング方式（トークンを使用）
  • 有線LANのアクセス方式

• IEEE 802.11a/b/g/n
  • CSMA/CA（電波を確認し衝突を回避）
  • 無線LANのアクセス方式

• その他
  • LAPB：X.25パケット交換網
  • ...。

衝突が頻繁に起きると、スループットが低下する。

変調・多重化方式 †

• 変調方式

• CCK
  • Complementary Code Keying（相補型符号変調）
  • スペクトラム拡散の変調で情報要素をもたせ高速化する技法

• 多重化方式

• FDM
  • Frequency Division Multiplex（周波数分割多重化）
  • 複数のデジタル信号をそれぞれ異なる周波数領域で送信するアナログ多重化技法

• TDM
  • Time Division Multiplexing（時分割多重化）
  • 入力ストリームを分割し、それらを交互に並べて送信するデジタル多重化技法

• SDM
  • Space Division Multiplex（空間分割多重化）
  • 有線通信の空間分割多重化（複数本の電線）
  • 無線通信の空間分割多重化（アレイアンテナ）
    MIMO (multiple-input and multiple-output)
    SIMO (single-input and multiple-output)
    MISO (multiple-input and single-output)

• CDM
  • OCode Division Multiplexing（符号分割多重化）
  • スペクトラム拡散の変調により多重化する技法

• OFDM
  • Orthogonal Frequency Division Multiplexing（直交周波数分割多重化）
  • データをサブキャリアに分割し、周波数方向に並列に送信する技法

• 参考
  • Wikipedia
    • 変調方式
      https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%89%E8%AA%BF%E6%96%B9%E5%BC%8F
    • 多重化
      https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%9A%E9%87%8D%E5%8C%96

無線 †

AP †

• アクセスポイント（Wireless LAN access point）

• 無線LANクライアント（無線端末）を、
  • 相互に接続したり、
  • 他のネットワーク（有線LAN等）に接続したり、

する無線機の一種。

SSID †

IEEE 802.11（無線LAN）

• SSID (Service Set Identifier)
  単にSSIDといえばESSIDを指す（下記参照）。

• BSSとESS

• BSS（Basic Service Set）
  • 1つのAPと配下のクライアントで構成されるネットワーク
  • BSSID
    配下のクライアントを識別するためのID
    MACアドレスをそのまま用いる（48ビットの数値

• ESS（Extended Service Set）
  • 複数のBSSで構成されるネットワーク
  • ESSID（Extended SSID：拡張SSID）
    AP（ネットワーク）のIDで、最大32文字までの英数字
    同一のネットワーク中に同じESSIDの複数のAPを設置可能
    ESSIDが同じAP配下の端末同士が通信することができる。

• マルチSSID

• ESSID方式
  前述のとおり。

• BSSID方式
• 複数ネットワークを1台の無線APで上位スイッチに接続。
• 物理構成によらない柔軟な（仮想的な）設定が可能になる。
  • BSSIDを同一のSSIDに所属させ、１ネットワークとして利用
  • BSSID毎にSSIDグループを分割し、ネットワーク分割することも可能

• ローミング
  • 無線LANクライアントが異なるAP間を渡り歩けるようにする機能。
  • 渡り歩く範囲のAPのESSIDが同じであることが前提（チャネルは自動検出）。
  • セッションを切らないようセルを10～15％オーバーラップさせる（自動調整）

WPS †

• WPS (Wi-Fi Protected Setup)
• 無線LAN端末を容易に認証し、接続設定を行うための機能を示した仕様。

NFC †

Near field communication（NFC）

• 狭義では、世界共通の規格の、非接触、P2P、の１ｍ程度の近距離無線通信
• ICチップを内蔵したNFCタグをNFCのリーダ・ライタで読・書する。
• RFIDというパッシブタイプのICタグを使用した個体識別の技術を使用する。

Qos(Quality Of Service) †

通信の品質を保証するQos(Quality Of Service)

帯域保証型 †

通信速度の最低限が保証されている通信サービス。

• 常に保証された最低速度以上の速度で通信が行われる。
• 高価である代わりに、質の高いサービスが受けれる。

帯域確保型 †

定められた通信速度以上の速度を「可能な限り」提供することを約束するサービス。

• 帯域確保型は帯域保証型に比べて安価。
• 通信速度を約束しないさらに安価なサービスをと呼ぶ。

ベストエフォート型 †

通信速度を約束しないさらに安価なサービス

トラフィック制御 †

アドミッション制御 †

通信をおこなう2者間で、指定の通信帯域が 確保できるかどうかを判断することをいう。

帯域制御 †

• シェービング
  制限レートを超えたパケットは
  • I/Fのキューにバッファさせる。
  • 遅延が生じる可能性がある。

• ポリシング
  制限レートを超えたパケットは
  • ドロップさせる。
  • またはパケットの優先度の変更を行う。

ポリシングもシェーピングもトークン・バケット機能を利用して、パケットレートを測定。

優先制御 †

通信のリアルタイム性を実現する。

• パケットに優先度を付けて送出する
• パケットは送出する前に、キューに置く。
  • キューには優先度があり、
  • それに応じてパケットが送出される。

TCP/IP †

IPv4, v6 †

IPアドレスだけでなく、IPプロトコル。

• 差異

• アドレス空間

• IPv4 : 8 * 4 = 32ビット (4バイト
  

  0.0.0.0 - 255.255.255.255

• IPv6 : 128ビット (16バイト らしい
  

  0:0:0:0:0:0:0:0 - FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

• IPヘッダ長
  • IPv4 : 可変長
  • IPv6 : 拡張されたが固定長に変更された（HWで高速処理可能に

• パケット優先度輻輳制御
  • IPv4 : TOS (Type Of Service) フィールド
  • IPv6 : トラフィック クラス フィールド

• チェックサム
  • IPv4 : チェックサムフィールド
  • IPv6 : チェックサムフィールドは廃止

• セキュリティ機能
  • IPv4 : ー
  • IPv6 : IPsec必須で、認証、改竄検知（AH）、暗号化（ESP）が可能。

• IPアドレス自動割当
  • IPv4 : DHCP
  • IPv6 : ルータ

• IPアドレス

• IPアドレスクラス（IPv4

• ホスト台数
  クラスC < B < A

• マルチキャスト用
  クラスD

• 実験用
  クラスE

• IPv4射影アドレス
  先頭から80バイトの0、16バイトの1、32バイトのIPv4アドレス

  FFFF:nnn.nnn.nnn.nnn
  0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:(nnn.nnn.nnn.nnn)

• 参考

• マイクロソフト系技術情報 Wiki
  • ネットワークの基礎編 - IPアドレス

• IPv6
  単にアドレス空間増やせばよかったのに、無駄なことして流行らなかった感。
  • IPv6はなぜ普及しないのか？ - GIGAZINE
    https://gigazine.net/news/20180528-ipv6-only-for-the-rich/
  • IPv6が20周年。IPv6に対応したくない理由とは － Publickey
    https://www.publickey1.jp/blog/15/ipv620ipv6.html

TCP, UDP †

• 宛先IPアドレスはIPヘッダに、 TCP, UDPヘッダにはポート番号が含まれる。

• TCP

• コネクション指向の通信
  • トランスポート層以上の経路で確立される。
  • 3ウェイ・ハンドシェイク (SYN、SYN ACK、ACK)

• ウィンドウ制御
  TCPパケットを（ACKの確認なしで）連続して送信する

• ウィンドウサイズを大きく調整して、データを纏めて送信できる。
• ウィンドウサイズを小さく調整して、輻輳を回避できる。

• 誤り訂正
  チェックサム・ヘッダがある。

• フォワード誤り訂正（前方誤り訂正、自己誤り訂正
  受信側が誤り訂正する方式

• バックワード誤り訂正（後方誤り訂正、再送誤り訂正
  受信側が再送要求し、送信側が誤り訂正する方式

• UDP

• データグラム型通信

• 以下はアプリケーションで実装
  • パケット送信順に並べる
  • ロストしたパケットの再送要求など

• 誤り検出
  • チェックサム・ヘッダがある。
  • 誤り訂正はできない。
  • 誤り検出されたらパケット廃棄

• 参考
  • マイクロソフト系技術情報 Wiki
    • ネットワークの基礎編 - TCP、UDPプロトコル

通信インフラ †

TCP/IPのスタックで使う...。

ネットワーク機器 †

下記プロトコル †

DNS †

• FQDN : IPアドレス = n : n
  • 異なるFQDNに同じ一つの IPアドレスに対応付けることは可能です。
  • 同じFQDNに複数の IPアドレスを対応付けることが可能（DNSラウンドロビン

• レコード

• A（Address）レコード
  IPアドレスからFQDNを調べる。

  FQDN	TTL	IN	A	IPアドレス
  www.example.com.	1D	IN	A	xxx.xxx.xxx.xxx

• CNAME（Canonical NAME）レコード
  Aレコードの別名を追加（≒ 別名に対する正式名を指定）

  別名（FQDN	TTL	IN	CNAME	正式名（FQDN
  www2.example.com.	1D	IN	CNAME	www.example.com.

• NS（Name Server）レコード
  該当ドメインのゾーンの権威を持つDNSサーバのFQDNを指定する。

  ゾーン名	TTL	IN	NS	DNSのFQDN
  example.com.	1D	IN	NS	ns1.example.com.

• SOA（Start Of Authority record））レコード
  該当するゾーンファイルが管理するゾーン情報

  メアド用ドメイン	TTL	IN	SOA	マスターサーバ	メールアドレス
  example.com.	1D	IN	SOA	ns.example.com	root.example.com.

• MX（Mail eXchange）レコード
  メアド用ドメインに対応するメールサーバのFQDNを指定する。

  メアド用ドメイン	TTL	IN	MX	プリファレンス値	メールサーバのFQDN
  example.co.jp.	1D	IN	MX	10	mail.example.co.jp.

• PTR（Canonical NAME）レコード
  逆引き専用のレコード

  逆引きドメイン	TTL	IN	PTR	正式名（FQDN
  10.1.168.192.in-addr.arpa.	1D	IN	PTR	www.example.com.

• 参考
  • 俺のDNS - BIND9の覚書 - Qiita
    https://qiita.com/Ogaaaan/items/c8205d7b04a0f62a438f

プロトコル †

PPP †

ARP, RARP †

スパニング ツリー †

VoIP †

その他、ネットワーク管理系プロトコル †

その他、TCP/IPモデルの上位プロトコル †

計算問題 †

伝送時間 †

• 構成図

  端末A <- (1   G Bit/sec) -> ┌───┐
                              │ホスト│
  端末B <- (100 M Bit/sec) -> └───┘

• ターンアラウンドタイム
  • 端末A : 100 msec
  • 端末B : 820 msec

• 通信速度(x)を求める。
  ホストの処理時間(y)は、端末A・Bで同じ。
  • 連立方程式から
    • x + y = 100
    • 10x + y = 820
    • 10x + (100 -x) = 820
    • 9x = 720
    • x = 80

• 選択肢から
  • 端末A : 100 msec

    端末A
    片道	10	20	30	40
    往復	20	40	60	80
    ホスト	80	60	40	20
    端末B
    片道	370	380	390	400
    往復	740	760	780	800〇
    ホスト	80	60	40	20

ビット誤り率 †

（単位に注意）

• 単位時間あたりにXXXビット誤る。
• = 単位時間に謝るビット数 / 単位時間あたりの通信ビット数

同時接続数 †

（単位に注意）

= １クライアント接続の単位時間当たりの平均通信データ量 / クライアント・サーバ間の帯域幅（単位時間あたりの通信データ量）

論理回線の多重度 †

• 輪切りにして、各区間別の論理回線数のうち最小のモノになる。

• 経路の組合せから合計して応えるのは少々難しい。
  • 経路の多重度は、経路中の地点間の多重度の最小値になる。
  • 経路の組合せによって地点間の多重度を超えた地点間は、
    新たな経路で使用できなくなるので、その考慮が必要になる。

管理 †

NTP †

DHCP, BootP †

ICMP †

ルーティング・プロトコル †

SNMP †

Open Flow (SDN †

• コントローラからネットワーク機器を制御
• SDNは仮想化技術と共に発展
• Openな仕様としてOpen Flowが登場
• 現在は、ベンダ独自仕様が優勢？

応用 †

参考 †

マイクロソフト系技術情報 Wiki †

OSI参照モデル †

ネットワーク3部作 †

• ネットワークの基礎編
• Windowsネットワーク編
• 監視・パケット解析編

     

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