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2010年11月
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ネットワークとTCP/IP

先週のネットワークの物理層(LAN)の続きということで、 WANの全容を紹介した後、Ethernetの接続とTCP/IPの話をする。

WAN

LANでは拠点内の接続だけど、WANでは接続は電話が中心となる。 電話では音声の波を電気の波に変換して送られるが、 コンピュータのデジタル信号で送る場合には、間にモデムが入る。 しかし、通常の電話では64Kbps通信しかできないので、 デジタル信号で送るISDN(Max 128Kbps)が出てきた。 しかしながら速度が遅いため、音声信号の高周波帯にデジタル信号を入れ、 下り優先で帯域を割り振ったADSLが使われる。 しかしながら交換機までの距離が短くないと高速通信ができない。 最近は、CATVやFTTH(光ファイバ通信)が使われ、100Mbps通信ができる。

本当なら、AM/FM/PMなどの変調方式も説明すべきだけど、 時間を考え省略。

EthernetとIP接続

Ethernetの説明として、サブネットに分割しルータで中継…というIP接続の基本を説明する。

説明にあたり、バス型・リング型・スター型・ネット型・ツリー型などの説明の後、 Etherではバス型接続で、CSMA/CD方式をとることを説明する。

CSMA/CD方式では、 (a)バスが使われていないことを検出(Carrier Sense)し、 (b)使われていなければ使う(Multiple Access)。 しかしながら、キャリア無し検出からデータを出すまでの間のタイムラグがあるため、 (c)信号をだしたら他に使う人がいて通信に失敗するかもしれない(Collision Detect) このため、 (d)衝突が発生したらリトライするけど、リトライ待ち時間は乱数で決める。 この方式では、バスに接続する機器が多いと、どちらにしろ待ち時間が長くなる。 このため、ネットワークを細かく分離したサブネットを作る。 サブネット間には、ルータやブリッジを置いて、中継をしてもらう。

サブネットの分割以外にも、接続用のHUBで内部的な接続を必要に応じてつなぐ スイッチングHUBを使うことで、バス競合を減らすように工夫をする。 でも、分割されたサブネットのどこに機器があるのか、どう中継させるのかを 判断するメカニズムが必要。

IPプロトコルは、このサブネット間の中継を行うためのプロトコルで、 ネットワークの聞きを識別するための番号を個別に割り振る。 この番号は、IPv4では32bitを用いるが、近年のIPv4アドレスの枯渇から、 IPv6が使われるようになってきた。IPv6では、128bitを使用するため、アドレス枯渇はない。

授業時間が短くなってきたので、IPアドレスではネットワーク番号とホスト番号に 分けて、ネットワーク番号が違えば別サブネット、同じならサブネット内で通信という メカニズムまでを説明する。