1.1 コンピュータネットワーク 登場の背景 学籍番号 氏名 440２０７３ 舛田 篤史 1 コンピュータ普及 さまざまなところで活躍 しているコンピュータ オフィス、工場、学校，教育機 関，研究所、家庭 技術発展 小型化、高性能化、 低価格化、多様化、ネットワーク化 2 コンピュータの多様化 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 ワークステーション ノートブックコンピュータ 3 スタンドアロンから ネットワーク利用へ スタンドアロン ⇒ コンピュータネットワーク （stand alone） WAN, LANの発達 プリンターなどハードの共有 データなどの共有 ※スタンドアロン ・・・ コンピュータを単独で使用すること ※ＷＡＮ・・・都市や国を結ぶような広範囲なネットワーク ※ＬＡＮ・・・フロアや１つの建物など、狭い範囲中でのネットワーク 4 コンピュータ通信から 情報通信環境へ 初期 1980年代後半 私的ネットワーク 私的ネットワーク間の相互接続 1990年代 インターネットの普及、世界規模の 情報ネットワークが構築 5 情報ネットワークの役割 人間の神経のような役割 情報の伝達媒体 身近な情報ネットワーク メーリングリスト・ホームページ 電子掲示板など用いての情報交換 6 コンピュータとネットワーク 発展の６つの段階 4402086 4402090 山口 幸司 山田 浩隆 7 1.2.1 バッチ処理 (Batch Processing) １９５０年代 プログラムを一定時間蓄積し、まとめて一括処 理する方式。 プログラムはカードやテープに記録する。 とても高価で巨大なものであったので、計算機 センターにだけあり、ユーザがデータを処理する ためにはそこまで行く必要があった。 専門のオペレータに処理を依頼しなければなら なかった。 8 1.2.2 タイムシェアリング システム(TSS) １９６０年代 １台のコンピュータに複数の端末を接続し、複 数ユーザのプログラムを短い時間で切り替えな がら処理するため、仮想的なパーソナルコン ピュータとして複数ユーザが同時に利用するこ とができた。 インタラクティブ（対話的）な操作が可能になり、 初心者用の対話型プログラミング言語BASICが 登場。 コンピュータ同士がつながれたわけではない。 9 1.2.3 コンピュータ間通信 １９７０年代 コンピュータ間での瞬時のデータ転送が可能に なった。 データを物理的に輸送する必要が無くなった。 複数コンピュータによる分散処理が可能になっ た。 会社内では部署ごとにコンピュータを導入する ようになった。 10 1.2.4 コンピュータネットワーク の登場 １９８０年代 パケット交換技術により、異なるメーカーのコン ピュータ間での相互通信が研究された。(70年代初 期) 様々な種類のコンピュータを相互接続できる ネットワークが登場(80年代) ウィンドウシステムが登場し、複数のプログラム を同時に実行できるようになった。 ウィンドウシステムとネットワークが結びついた ことにより、ユーザはあちこちのコンピュータ資 源を活用できるようになった。 11 1.2.5 インターネットの普及 １９９０年代 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。 12 1.2.6 インターネット技術中心の 時代 ２０００年代 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。 13 1.2.7 すべての鍵を握る TCP/IP インターネット技術＝TCP/IPは様々な通信技術 を１つに統合する応用性がある 14 コンピュータ利用形態の変遷 年 １９５０年代 １９６０年代 １９７０年代 １９８０年代 １９９０年代 ２０００年代 内 容 バッチ処理の時代 タイムシェアリングシステムの時代 コンピュータ間通信の時代 コンピュータネットワーク インターネット、イントラネットの普及 インターネット技術中心の時代 15 1.3 プロトコルとは 学籍番号 ４４０２０６２ 氏名 原田 卓郎 16 プロトコルとは （語源） プロトコル（Protocol） 「議定書（を作る）、条約などの原案（を作 る）、外交上の儀礼」と言う訳である 最近の新しい辞書ではコンピュータ用語と して「通信の手順」と言う訳もある プロトコルの元々の語源は外交上の国と 国の間の「約束ごと」、「外交手続き」 17 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 や規則のこと 簡単に言うと、コンピュータの「共通言語」 のようなもの 最もよく使われる言語は・・・？ 18 TCP/IP 最も広く用いられているネットワークプロト コルの1つ インターネットの標準プロトコルとなってい る メーカー固有のプロトコルでないため、誰 でもコンピュータに組み込むことが可能 言語における「英語」的存在 19 コンピュータでのプロトコル (具体例） どのような回線を使用して通信を行うか？ どのくらいの速さで通信を行うか？ 受信したデータの内容に誤りがないか判定する には？ また、誤っていた時の対処方法は？ どちらからデータを送るのか？ 一方通行なの か？ 相手に送信権を譲る時はどうするのか？ 緊急データが出た時の割り込み方法は？ どのような道順でデータを送るのか？ どのような 20 言葉でデータを送るのか？ 代表的なプロトコル 21 パケット通信 コンピュータ通信で、送信先のアドレスなどの制 御情報を付加したデータの小さなまとまりのこと データをパケットに分割して送受信する通信方式 データを多数のパケットに分割して送受信 ある2地点間の通信に途中の回線が占有される ことがなく、通信回線を効率良く利用できる 経路選択が柔軟に行えるため、一部に障害が出 ても他の回線で代替できる 22 １．４プロトコルの標準化 情報通信ネットワーク 学籍番号 ４４０２０９３ 氏名 渡辺唯一 23 １．コンピュータ通信の登場から 標準化へ 独自にネットワーク製品を作ることでコン ピュータ通信を実現 IBM社がSNAを発表したあと、各コンピュー タメーカーは会社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を体系化 日立製作所・・・・HNA 富士通・・・・・・・・FNA NEC・・・・・・・・・・DINA 24 コンピュータの重要性の増加 コンピュータが小型化され、安価になると１ つの組織で異なるメーカーのコンピュータ が複数導入されるようになる メーカーが異なっていても互いに通信でき るような互換性の必要性が生まれる ネットワークのオープン化、マルチベンダー 化が始まる マルチマベンダー化：ひとつの組織で複数のメー カーからコンピュータを導入すること 25 問題点 プロトコルに互換性が存在しないため、異 なるメーカーの製品同士で正しく通信でき ない 組織内のマルチベンダー化や企業間での情報流通 に対応できない 利用者にとっては拡張性に乏しく不便なも のであった 例）企業間で電子取引を行うときの電子化された伝 票データのやりとり 26 コンピュータ同士 で通信不能 A社製コンピュータ B社製コンピュータ × C社製コンピュータ D社製コンピュータ 27 ２．標準化 1.国際標準化機構のISOは国際標準とし てOSIを標準化 大変複雑で大きなシステムであったため、パソコン に不向きなネットワークプロトコルであると判断され、 市場で普及されなかった。 2.研究機関やコンピュータ業界が中心と なってTCP/IPの標準化が推進される 標準化：異なるメーカーの製品同士でも互換性を 持って利用できるような規格をつくること 28 コンピュータ同士 で通信可能に A社製コンピュータ B社製コンピュータ C社製コンピュータ ○ D社製コンピュータ 29 利点 プロトコルを標準化することによってハード ウェアやOSの違いを意識することなく、 ネットワークに接続されたコンピュータと通 信することができ、利用者にとって便利な ものになる インターネットの普及につながる 30 1.5前半 プロトコルの階層化 ４４０２００２ 浅野 淳一 31 プロトコルについて 通信相手と同じ階層でやり取りするとき の約束ごと 異機種間の相互接続が可能 A プロトコル B 32 プロトコルの階層化 通信に必要ないくつかの機能を階層に分割 ネットワークプロトコルの単純化 33 エンティティについて 階層ごとの機能を実現する実態のこと コンピューター N層エンティティ N-1層エンティティ ・ ・ ・ ・ １層エンティティ 34 プロトコルの階層化の運用 下位層から上位層にサービスを提供する 各階層をつなぎ合わせると通信が可能 Nエンティティ N-1エンティティ 35 インターフェイスについて 上位層と下位層の間でのサービスのやり 取りの約束ごと Nエンティティ インターフェイス N-1エンティティ 36 プロトコルの階層構造 コンピューターA N層エンティティ コンピューターB プロトコル ・ ・ イ ・ ン ・ ・ タ ・ ・ ー ・ ・ フ ・ ・ ェ ・ イ ・ ・ ス ・ N-1層エンティティ N層エンティティ ・ イ ・ ・ ン ・ ・ タ ・ ー ・ ・ フ ・ ・ ェ ・ イ ・ ・ ス ・ ・ プロトコル N-1層エンティティ 37 階層化の具体例 言語層 エンティティ 通信装置層 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 38 階層化のメリット・デメリット 利点 拡張性や柔軟性にとんだシステム構築 責任の分界点の明確化 欠点 処理の重くなる 処理の重複化 39 1.5.3,4 OSI参照モデルと 各層の役割 学籍番号 氏名 4402011 市橋 拓也 40 OSI参照モデルとは • 通信の機能を７つの階層に 分類したもの • あくまでもモデルなので、プロ トコルの詳細を決めるもので はない 41 アプリケーション層（第7層） 通信に関するアプリケーションに特化している ファイル転送(FTP)や、電子メール(SMTP,POP3)、 リモートログイン(telnet)などの通信を実現する 42 プレゼンテーション層（第6層） アプリケーションが扱う情報を通信に適した形式 にする 逆に、通信で扱う形式をそれぞれのアプリケー ションに適した形式にする。 43 セッション層(第5層） コネクション（データの流れる論理的な通信路） の確立、切断など、データ転送に関する管理 トランスポート層（第4層）以下の管理 44 トランスポート層（第4層） 両端ノード（終端のPCなどの機器)間のデータ転 送管理と、信頼性の確保 45 ネットワーク層（第3層） 宛先までデータを届ける役割 データを届けるときの経路を決める アドレスの管理 46 データリンク層（第2層） 下位の物理層で直接されたノード間での 通信を可能にする 0,1の数列を意味のあるかたまり（フレー ム）に分けて相手に伝える（フレームの生 成と受信） 47 物理層（第1層） 0,1を電気信号や光信号に変換したり、 もどしたりする。 48 まとめ プロトコルの階層モデルはエンティティ、 インタフェース、プロトコルから成り立っ ている 特に、OSI参照モデルは7つのエンティ ティから成り立っているモデルである。 49 1.6 OSI参照モデルの通信処理 の例 4402067番 姫島 隆一郎 50 1.6.1 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 →…） 51 各階層での処理 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 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 52 1.6.2 セッション層以上での処理 AさんがBさんに向かって 「おはようございます」という文章を送る場合 53 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） アプリケーション固有のエラー処理 54 プレゼンテーション層 「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」 55 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 56 1.6.3 トランスポート層以下での 処理 57 トランスポート層 データを確実に相手に届ける 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ソフトまでパケットを配達する データリンク層、物理層 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 58 1.7 通信方法の種類 学籍番号：４４０００６６ 鈴木 大介 59 1.7.1-1 コネクション型 データの送信を開始する前に、送信ホストと受信 ホストの間で回線の接続をする(コネクション)。 ATM、フレームワーク、TCPなどのプロトコルがあ る。 長所・・・相手が通信不可能な場合には無駄なパ ケットを送らずに済む。 短所・・・毎回通信の前後にコネクションの確立と 切断の処理を行う必要がある。 60 1.7.1-2 コネクションレス型 通信相手がいるかどうかの確認をせず、送信者 の都合でデータを送信する。 イーサネットやIP,UPDなどのプロトコルがある。 長所・・・相手に届かない場合にも通信できる。 いつでもデータを送信することができる。 短所・・・情報が確かに相手に届くことが保証され ない。常にデータの受信を確認する必 要がある。 61 1.7.2 通信相手の数による分類 ユニキャスト・・・１対１の通信のこと。電話に代表 される。 ﾏﾙﾁキャスト・・・１対特定多数の通信。特定グ ループ内での通信に用い、電子 会議などに利用される。 ﾌﾞﾛｰドｷｬｽト・・・１対全員(ネットワーク内)の通信｡ データを必要としないパソコンに も負担がかかってしまう。 62 1.7.3-1 回線交換 各々が複数の通信回線で接続された交換機が データの中継処理を行う。通信の際は目的のＰＣ との間に回線を接続する(コネクションの確立)。 一度コネクションが確立されると、切断されるま で回線を占有できる。 交換機間の回線の数だけ同時に通信できるが、 回線数より通信希望数が多くなると、切断される まで待たねばならない。 ＰＣ間の通信速度は全て一定。 63 1.7.3-2 パケット交換(1) ルーターという交換機によって通信回線が結ば れる。 ＰＣからパケットが送信され、それをルーターが 受け取り、ルーターの中の記憶装置(バッファ)に 入ってきた順に格納される。そして、先に入って きたパケットから順番に転送される。従って、回 線の接続の手続きは必要ない。 64 1.7.3-2 パケット交換(2) ＰＣやルーター間には通常1回線しかなく、共有 利用することになる。ネットワークの混雑状況に よって、パケットの到着間隔が早くなったり遅く なったりすることがある。 バッファがあふれるほどのパケットが流れると、 パケットが喪失することがある。 65 ～補足～ パケット・・・データをパケットという単位で分割し、 送信元・宛先アドレスや元のデータ における属性の情報(ﾍｯﾀﾞ)をつけて 送ること。 66 1.8 ネットワークの構成要素 ４４０１０３７ 小松 俊介 67 接続するためのハードウェア 通信媒体 ネットワーク機器 １．同軸ケーブル １．ネットワークインタフェース ２．ツイストペアケーブル ２．リピータ ３．光ファイバーケーブル ３．ブリッジ ４．ルータ ５．ゲートウェイ 68 LANに使われるケーブルの特徴 最大速度 伝道距離 適用LAN 同軸ケーブル 数M～数百Mビット/ 秒 ツイストペアケーブ ル １００Mビット/秒 数百m程度 小規模 光ファイバーケーブ ル 数百Mビット/秒 最大100km程度 大規模、高速 185m～数十km 比較的大規 模 69 ネットワークインターフェイス コンピュータをネットワークに接続す るための装置 10BASE-T 100BASE-TXのポート（LANポー ト） イーサネットのNICを拡張スロットに増設 ノートブックタイプのPCの場合はPCカード形式 のNICが利用される 70 リピーター OSI参照モデルの第一層の物理層で ネットワークを延長する機器 減衰したデータを増幅・復元して送り出す装置 データリンクレベルでエラーが発生しても、 そのままデータは流れる 伝送速度の異なる媒体間を接続することは できない 71 ブリッジ/レイヤ２スイッチ ネットワークをデータリンク層で延長する装置 データリンクのフレームを認識・蓄積し新たなフ レームとして送出 フレームをいったん蓄積するため、伝送速度の 異なるデータリンクも接続可 アドレスの学習によって転送の可否を判断変換 型ブリッジ データリンク層（第2層）に位置付けられるのでレ イヤ２スイッチと呼ばれる 72 ブリッジ/レイヤ２スイッチ パケットを隣りのセグメントに流すかどうか 判断するものをラーニングブリッジと呼ぶ 異なるデータリンクを中継することができ る ものを変換ブリッジと呼ぶ 73 ルーター/レイヤ３スイッチ ネットワーク層によってパケットを転送す る装置 異なるデータリンクを相互接続できる ネットワークの負荷を仕切る役割 データリンク層部分のスイッチングとネット ワーク層部分のルーティングを同時に 実現する機器をレイヤ３スイッチと呼ぶ 74 ゲートウェイ プロトコルの変換をする装置 トランスポート層からアプリケーション層ま での階層でデータを中継・変換 互いに直接通信できない２つの異なる プロトコルの翻訳作業をする 例としてインターネットの電子メールと、携 帯電話の電子メールを交換するサービス 75 まとめ リピーターは物理層 ブリッジはデータリンク層 ルーターはネットワーク層 ゲートウェイはトランスポート、セッション、 プレゼンテーション層、アプリケーション層 76
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