8.1 アプリケーションプロトコルの概要 4407010 榎本健太アプリケーションプロトコルとは • OSI参照モデルの第５層、第６層、第７層に相当する上位層のプロトコル • アプリケーションが下位層を使ってどのような通信を行うかを決める • アプリケーション特有の通信処理を行うアプリケーション層プレゼンテーション層アプリケーション層セッション層トランスポート層 OSI参照モデル TCP/IPの階層モデル ~ 物理層トランスポート層、インターネット層以下による土台含まれるプロトコル群 HTTP、SMTP TELNET、FTP SNMP、MIME HTML、MIB RPC アプリケーションプロトコルとプロトコルの階層化 • ネットワークアプリケーションの開発者はトランスポート層以下の土台となる部分をそのまま利用できる。 • OSI参照モデルの５，６，７層の機能をTCP/IP ではアプリケーション層が備える 8.2 DNS (Domain Name System) 4407010 榎本健太 DNSとは何か？ • ホスト名とIPアドレスを対応させるシステム例．東京理科大学 www.tus.ac.jp → 133.31.180.210 DNS登場の背景（１） • ARPANETではhostsと呼ばれるデータベースファイルを利用 • SRI-NIC（ネットワークインフォメーションセンター）での一括管理 • コンピュータは定期的にセンターからデータベースをダウンロードして利用するネットワークの拡大に対応できなくなった DNS登場の背景（２） • DNSでは、ホストを管理している組織が、データの設定や変更を行うことができる • ユーザーがホスト名を入力すると、IPアドレスが登録されているデータベースサーバーを検索する • ホスト名の追加変更削除の際、そのホスト名を管理するデータベースサーバーのみで処理すればよい（他の機関に報告や申請をする必要がない）例．理科大生のためのコンピュータ利用案内（神楽坂） www.ed.kagu.tus.ac.jp ドメイン名の構造（１） • ドメイン名の分類 – gTLD （generic Top Level Domain） → com、net、org、edu、info、biz、name – ccTLD (country code Top Level Domain) → jp、uk、kr • jpドメイン下の分類 →ac、co、go、or、ad、ne、gr、ed、ｌｇ汎用jpドメインドメイン名の構造（2） • ドメイン名の構造 tus.kagu.ac.jp -tus 東京理科大学 -kagu 神楽坂キャンパス -ac 大学 -jp 日本ドメインの構造（3） (root) org ccTLD com jp gTLD co uk ac ne tus noda kagu ed kuki rs DNSによる問い合わせ（１） • ネームサーバ・・・ドメイン名を管理しているホストやソフトウェア – ルートネームサーバ全世界に13個存在 • リゾルバ・・・DNSに問い合わせを行うホストやソフトウェア DNSによる問い合わせ（２）ルートネームサーバ jpのDNS Server yahoo.comの DNS Server www tus.ac.jpの DNS Server リゾルバ DNSはインターネット上に広がる分散データーベース • ホスト名からIPアドレスを検索するだけではないメールアドレスと、そのメールを受信するメールサーバーのホスト名の対応情報など 8.3 WWW(World Wide Web) 440742 丹野雅弘 1. Webブラウザ • ＷＷＷの情報を画面に表示するクライアントソフトウェア。 • これを利用することで、情報の場所を意識することなく、様々な情報にアクセスできる。 • Webブラウザの画面に表示されるイメージ全体は「ＷＷＷページ（Ｗｅｂページ）」と呼ばれる。 1. Webブラウザ（２） 2. WWWの基本概念・ＵＲＩ（Uniform Resource Identifier）情報へのアクセス手段と位置の定義・ＨＴＭＬ（HyperText Markup Language）情報の表現フォーマットの定義・ＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）情報の転送などの操作の定義 3. URI • 資源を表わす表記法として利用される。 • ＵＲＬが表す枠組みをスキームという。次の書式で定義される。スキーム//ホスト名/絶対パススキーム//ホスト名:ポート番号/絶対パス 4. ＨＴＭＬ • Webページを記述するための言語（データ形式）です。 • ブラウザに表示する文字や、文字の大きさ、位置、色などの指定や画像、動画を張り付けたり、音楽を流すことができる。 • ハイパーテキストは、リンクをクリックすると別のページにアクセスできる機能。 • データ表現の共通のプロトコルでアーキテクチャの異なるコンピュータでもほぼ同様に表示。（アプリケーション層が違うと多少異なる） 5. HTTP 要求コマンドに“GET”などの ASCII文字列が利用される。それに対する応答は数字を３文字のASCII文字列で表したものが利用されている。 6. JavaScript, ＣＧＩ, クッキー • JavaScript ・HTMLに埋め込めるプログラミング言語・サーバー側で動くクライアントサイドアプリケーションとして多くの種類のWebブラウザ上で起動する。・ユーザーの入力のチェック処理・ＤＯＭを操作し、表示する情報やスタイルを動的に変更する。・Ａjaxと呼ばれるWebサイト作成手法も近年でてきた。 6. JavaScript, ＣＧＩ, クッキー(2) • CGI 外部プログラムを呼び出すサーバーサイドアプリケーションの仕組み。掲示板などの情報を動的に処理する。 • クッキーユーザー情報を識別する。Ｗｅｂサーバーがクライアント側に情報を格納するために使用する。 6. JavaScript, ＣＧＩ, クッキー（３） 7. TLS/SSLとHTTPS ・TLS/SSL HTTP通信を暗号化・HTTPS TLS/SSLを使った HTTP通信 8.4 電子メール（E-mail） 4407402 丹野雅弘 1. 電子メールの仕組み • SMTP[Simple Mail Transfer Protocol] – 電子メールサービスを提供するためのプロトコル – トランスポートプロトコルとしてTCPを利用 • 3つの要素から構成 – 電子メールアドレス – データ形式 – 転送プロトコル 2. 初期の電子メール 3. 現在のインターネットの電子メール 4. メールアドレス • 電子メールを使用する時に用いるアドレス • 郵便でいえば住所と氏名に相当（名前＠住所） • 住所の部分はドメイン名と同じ構造 • 電子メールの配送先の管理はDNSで行われる。DNSには、メールアドレスとそのメールアドレス宛のメールを送信すべきめーるサーバーのドメイン名を登録できる →MX [Mail Exchange]レコード 5. MIME （Multipurpose Internet Mail Extensions） • Internetで幅広く使えるようにメールのデータ形式を拡張したもので、WWWやNetNewsでも利用されるテキスト形式→静止画・動画・音声・プログラムファイル etc.. • データの書式を規定 →OSI参照モデルではプレゼンテーション層に相当 • ヘッダ＋本文の2つの部分から構成 – 空行から後ろが本文 – ヘッダの”Content-Type”で本文のデータタイプを示す • １つのMIMEデータを複数のMIMEデータの集合として定義できる →マルチパート 6. SMTP （Simple Mail Transfer Protocol） • 電子メールを配送するアプリケーションプロトコル • ＴＣＰポート番号は25番 • １つのＴＣＰコネクションを確立 →制御、データ転送 • クライアントはテキストコマンドで要求を出し、サーバーは3桁の数字で応答 • 各コマンド、応答の最後に改行(CR,LF)が付加される 7. POP（Post Office Protocol） • 電子メールを受信するためのプロトコル – クライアント側で電子メールを管理する – 1つのTCPコネクションを確立して制御転送を行う • クライアントはASCII文字列で要求を出す • サーバーは正常なら”+OK”、エラーなら”-ERR”で応答 – クライアントが好きな時間にメールを受信できる 8. IMAP （Internet Message Access Protocol） • POPと同様、電子メールなどを受信するためのプロトコル • IMAPはサーバー側で管理を行う ⇔POPはメールの管理をクライアント側で行う • サーバー上のメールの全てをダウンロードしなくても自分の読みたいものだけダウンロードできる。 • メールの未読・既読情報や、仕分けなどの管理もサーバーで行ってくれる 8.5 遠隔ログイン (TELNETとSSH) 4407036 榊原悠遠隔ログインとは? • メインフレームと端末の関係をコンピュータネットワークに応用したもの • ルーターや高機能スイッチ等のネットワーク機器にログインしてその設定を行うときにも利用 A さんホストA ログインホストB A さん TELNETの仕組み • TCPコネクションの１つ利用する • コマンドが文字列として送信 →相手のコンピューターで実行 • TELNETのサービス・・・ – ネットワーク仮想端末の機能 – オプションのやり取りをする機能 TELNETの仕組みアプリケーション 7 telnet クライアント 5 シェルからコマンドの出力を受け取る（OS経由） 6 行モード、透過モードなどのモード処理をしてTELNETクライアントへを送信する 7 NVTの設定に従い画面へ出力するネットワーク仮想端末の機能 1 OS OS 6 4 オプションのやり取りをする機能 2 1 キーボードから文字列が入力されるアプリケーション 2 行モード、透過モードなどのモード処理をしてtelnetdへ文字列を送信する 3 シェルにコマンド文字列を送信する（OS経由） 4 シェルからコマンドを解釈して、プログラムを実行して、結果を得る。 5 シェル telnetd 3 OSを貝殻のように包み、OSが提供する機能をユーザーが利用しやすくしてくれるユーザーインタフェース SSH • 暗号化された遠隔ログインシステムで通信内容の暗号化。 • 便利な機能 – より強固な認証機能を利用 – ファイルの転送 – ポートフォワード機能を利用できる • ポートフォワード・・・特定のポート番号に届けられたメッセージを特定のIPアドレス、ポート番号に転送する仕組み。セキュリティを確保した安定した通信を可能にする。 8.6 ファイル転送(FTP) 4407036 榊原悠 FTP（File Transfer Protocal） 1 FTPとは異なったコンピュータ間でファイル転送を行うプロトコル TELNET同様、FTPでもログインをしてから操作を行う２ FTP サーバのサービス・特定ユーザに対するサービス……プロバイダと契約してホームページをアップロードするなど。・不特定多数に対するサービス……無償ソフトの配布など誰もがログインできるFTPサーバー(anonymous ftpサーバー) ログインするためには  user名「anonymous」または「ftp」等が一般的  password 「メールアドレス」が最近では一般的 40 FTPでのファイル転送のイメージ User ○○○○ OK! Password ****** です！ログアウトホストＡログインホストB 41 FTPの仕組みと概要 1 制御用TCPコネクション・ログイン時のユーザ名やパスワード認証・転送するファイル名や転送する方法の指示・ポート番号は21番・コマンドのやりとりはHTTPやSMTPのコマンドと同様だが、SMTPとは違いFTPでは制御用のコネクションでデータ転送は行わない。 42 FTPの仕組みと概要 2 データ転送用TCPコネクション ① 制御用(ポート番号21)のTCPコネクションでGET、 PUT、LISTなどのコマンドが実行されると、そのたびにデータ転送用TCPコネクションが確立される。 ② そのコネクションを使ってデータ転送が行われる。 ③ データ転送が終わるとデータ転送のコネクションは切断される。 43 FTPの仕組みと概要の図 FTPサーバ FTPクライアント FTP 制御用データ転送用データ転送用 TCP 制御用 TCP IP データ転送用TCPコネクション IP 制御用TCPコネクション 44 FTPの主なコマンド 45 FTPの主な応答メッセージ 46 8.7 ネットワーク管理 4407036 榊原悠 SNMP （Simple Network Management Protocol) • TCP/IPではネットワーク管理にSNMPが利用される管理する側：マネージャ管理される側：エージェント • この二つの間の通信のやり取りを決めたものがSNMPである • MIBと呼ばれるデータベースの値を見ること、新しい値をセットすることができる SNMP SNMP MIB （Management Information Base) • SNMPでやり取りされる情報のことである • SNMPのプレゼンテーション層と言える • ツリー型の構造を持ったデータベースで、それぞれの項目には数字がつけられている • 標準MIBと拡張MIBがある MIBツリーの例 RMON （Remote Monitoring MIB） • RMON→接続されるネットワークの回線を監視するパラメータ群から構成される。（MIB→ネットワーク機器のインタフェースを監視するパラメータ群から構成される。）ネットワークを効果的に監視することを可能にする – 例）統計情報を知ることができる • ネットワークの拡張時、変更時に有意義な情報を取得することが可能になる SNMPを利用したアプリケーションの例 • SNMPを利用しているフリーウェアをひとつ紹介する • MRTGと呼ばれ、ルーターのトラフィック量の情報を定期的に収集してグラフ化してくれるツール • 入手先は↓ http://eestaff.ethz.ch/~oetiker/webtools/mrtg/mrtg.html 8.8 マルチメディア通信 4407036 榊原悠マルチメディア通信を実現する技術以前の発表「マルチメディアにはUDPがいい」 →それ以外に必要なもの • 呼制御 – H.323 – SIP（Session Initiation Protocol） • RTP（Real-Time Protocol） • デジタル圧縮技術注：呼制御とは通信相手の呼び出しおよび通信形式を決定する仕組み H.323 • ITUにより策定されたIPネットワーク上で音声や映像をやり取りするためのプロトコル体系 • もとはISDN網とIPネットワーク上の電話網を接続するための規格 – – – – ターミナル利用端末ゲートウェイ圧縮方法の違いなどを調節ゲートキーパー電話帳の管理、呼制御の実行マルチコンポーネントユニット複数の末端からの同時利用を可能にする SIP（Session Initiation Protocol） H.323より後に開発され、比較的簡単な構成 • マルチメディア通信に必要な下準備を行う（実際の通信はRTPによる） • 端末間だけではなく、サーバーを介しての転送もできる • VoIP以外にもさまざまなアプリケーションに応用されている RTP（Real-Time Protocol） • UDP通信ではパケットが無くなったり順番が入れ替わったりする • パケットに送信時刻と番号をつけることによって、データの並び替えや喪失したパケットの把握ができるようになるデジタル圧縮技術データを鑑賞に堪えるレベル内で劣化させ、データ量を大きく減らす技術。 • MPEG（Moving Picture Experts Group） ISO/IECで策定されたデジタル圧縮の規格 – MPEG1（VideoCD） – MPEG(DVD,デジタルテレビ放送) – MP3（音楽） ITU-Tでは、H.323で規定されるH.261,H.263,MPEGと共同で作業したH.264がある。