EthernetとIP

ネットワークインタフェース層と
インターネット層
ネットワークシステムⅠ
第７回
基本機能（２）前回のスライドより


4つの機能が
モジュール化され，
右図のように
層をなしている
（階層化）
上の層が，下の層
を使って通信
何ができるのか？


インターネットは，小さなネットワークがつながっ
てできる
ネットワークインタフェース層


直接つながっている相手とパケットをやり取り
する
インターネット層
 インターネットにつながっている相手とパケット
をやり取りする
ネットワークインタフェース層
データリンク層ということもある
Ethernet （１）



ネットワークインタフェース層の例としてEthernet
（イーサネット）
LANで使われるものと言ったらEthernet，か
 他にもいろいろある
 無線LANとか
物理的なネットワーク
 実際にデータが送受される
Ethernet （２）


Xerox社PARC(Paro Alto Research Center)など
で開発
ちなみにether（エーテル）は，電磁場の媒質とさ
れていた仮想物質
Ethernet （３）


Ethernet上のパケットのことを
Ethernetフレームと呼ぶ
Ethernetフレームの長さは可変
Ethernet （４）


帯域
 10M （10Base-2，10Base-5，10Base-T）
 １00M （100Base-TXなど）
 １000M （1000Base-Tなど）
もっと高速なものも（10G）
Ethernet （５）


フレーム（パケット）の送り先は，MACアドレス
（マックアドレス 48ビット長）により指定する
 Medium Access Control
コンピュータに付けられたアドレスではなく，NIC
（Network Interface Cardという部分）に付けられ
たアドレス
 1台のコンピュータに複数のMACアドレスが付
くことがある
Ethernet （６）

どうやって相手のMACアドレスを知るか？
 ARPによる（後述）
Ethernet （７）


フレームは，同じケーブルに接続しているすべて
のNICに届く（同じセグメントに接続しているNIC）
スイッチングハブを用いると，指定されたMACア
ドレスを持つNICにだけ届く
まとめ（１）

ネットワークインタフェース（データリンク）層
 例 Ethernet
 直接，つながっている範囲（セグメント）でパ
ケットを送る
 MACアドレスにより指定された相手にフ
レームを送る
 データ転送方式は CSMA/CDを用いる
まとめ（２）


ネットワークインタフェース層の限界
 直接，つながっている範囲（セグメント）でしか，
パケットを送ることができない
大きなネットワーク
 ルータ（router）で，セグメントをつなぐ
 セグメント越えてパケットを送るには，ルータに
送る
 ルータを越えるパケットの制御はIP層が行う
インターネット層
インターネット層のプロトコル
IP
インターネット層（ＩＰ）


宛先のコンピュータまで，パケットを送る
 直接，つながっていなければルータで中継す
る
IPv4（IP第4版）と呼ばれる，現在，かなり利用さ
れているプロトコルの話
 v4には制約があるので，次はIPv6
IPアドレス


(詳細は後述）
ノード（コンピュータやルータなど。ホストと呼ぶ場
合もある）を区別するためのアドレス
 パケットを送りだすノード，宛先のノード
 厳密には，NICを区別する
32ビット（IPv4では）
IPヘッダ


宛先のIPアドレスなどの情報
荷札に相当
 送りたいデータとは別のもの
I P の制約（１）
（文献2 p.140）

パケットが届くことを保証しない

送り出した順に届くことを保証しない

ひとつのパケットが，複数個届くことがある

データが変化する（おかしくなる）可能性がある

最大65515オクテットまで
I P の制約（２）


IPの制約はTCPで補う
IPパケットは，ルーティングテーブルを参照して
送られる
 バケツリレー
IPアドレス
I P アドレス（１）


ノード（ホスト）を区別するユニークなアドレス
 同じIPアドレスを複数のノードに付けられない
32ビット
 ０～ 4294967295 （インターネット上のノードの
上限）
 v6では，128ビット
I P アドレス（２）

表記法
 8ビットずつ，10進法で表記して，“.”で区切る

１９２．１６８．１０．５
1100 0000
1010 1000
0000 1010
0000 0101
I P アドレス（３）


通常使わないもの
0.0.0.0 （すべて0）
 自分のIPアドレスが分からない時に使う
255.255.255.255 （すべて1）
 ブロードキャストアドレス
 （ある）ネットワーク全体へパケットを送る
I P アドレス（４）


通常使わないもの
127.0.0.0 ～ 127.255.255.255
 ループバックアドレス
 同一ノードの別アプリケーションにパケットを
送る
 特に127.0.0.1にはlocalhostという名前
224.0.0.0 ～ 239.255.255.255
 マルチキャストアドレス
I P アドレス（５）

インターネット上で，複数のノードが同じIPアドレ
スを持つと困る

IPアドレスは有限

不足気味

さぁ，どうしよう！
 根本的な解決策は IPv6の利用
I P アドレス（６）


会社の電話
 外部と通話するときだけ，電話局とつなぐ
 電話局との回線数以上の，電話を設置できる
 同時に外部と通話できるのは，その回線数ま
で
ポートとIPアドレスを組み合せることにより，同じ
IPアドレスを同時に複数の機器で実質的に使う
 ポートについてはTCPのところで
I P アドレス（７）


内線番号のような，内部でしか使えないIPアドレ
スをプライベートアドレス（private address）
 インターネットと直接通信しないノード
 別の場所で同じアドレスを使っても問題がない
インターネットでユニークなものを
グローバルアドレス（global address）
 インターネットと直接通信するノード
I P アドレス（８）

プライベートアドレス（private address）
 内線交換機のようなものが必要
 NATとかNAPT
I P アドレス（９）

プライベートアドレス（private address）
 次のものを使うことになっている
 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255
 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255
I P アドレス（１０）


グローバルアドレスは，同じものが使われないよ
うに管理しなければならない
 日本では、JPNICが管理
 JPNICから（間接的に）割り当てられる
プライベートアドレスは，自由に使ってよい
 直接，インターネットに接続できない
I P アドレス（１１）


IPアドレスは，コンピュータに付けられるものでは
ない
コンピュータの，ネットワークとの接続機器（NIC）
に付けられるもの
 １台のコンピュータが，二つのネットワークに
接続していれば，二つのIPアドレスが付く
ネットワークアドレス，ホストアドレス（１）


IPアドレスは
 ネットワークアドレス部
 ホストアドレス部
に分けることができる
ノードアドレス部とは呼ばない
ネットワークアドレス，ホストアドレス（２）



ネットワークアドレス
 そのホストが接続しているネットワーク（セグメ
ント）のアドレス
ホストアドレス
 そのホスト（ノード）のネットワーク内でのアドレ
ス
教室の番号301（階数+その階での番号）
ネットワークアドレス，ホストアドレス（３）



３２ビットの中で，ネットワークアドレスのビット数
を明示する
192.168.10.68/26
前26ビットがネットワークアドレス，
後6ビットがホストアドレス
ネットワークアドレス，ホストアドレス（４）







192.168.10.68/26
ネットワークアドレス・ホストアドレス
11000000 10101000 00001010 01000100
11111111 11111111 11111111 11000000
ネットワークアドレスに対応する部分を1
255.255.255.192
ネットマスク（netmask)
ネットワークアドレス，ホストアドレス（５）

ネットワークアドレス部とホストアドレス部の区切
りの記法
 ビット数（例 /26)
 ネットマスク
ネットワークアドレス，ホストアドレス（６）



192.168.10.68/26
ホストアドレス部をすべて 0 にしたものが，
ネットワークアドレス
192.168.10.64/26
ホストアドレス部をすべて 1 にしたものが，
ブロードキャストアドレス
192.168.10.127
 そのネットワーク内の全ノードにパケットを送
るときに指定する
ネットワークアドレス，ホストアドレス（７）



ネットワークアドレス，ブロードキャストアドレス共
に，ノードに割当て不可
192.168.10.64/26 のホストアドレスは
000001 ～ 111110
ホストアドレス部が6ビットであっても，接続可能
ノード数は64ではなく，62となる
ネットワークアドレス，ホストアドレス（８）

歴史的には，ネットワーク部が
８ビットのものをクラスA，
16ビットのものをクラスB，
24ビットのものをクラスC
のアドレスと呼んだ
IPアドレス・ＭＡＣアドレスの調べ方

ipconfig /all というコマンド
まとめ（１）

ネットワークインタフェース層の限界
まとめ（２）


IP層で，できること，できないこと
IPアドレス
 グローバルアドレスとプライベートアドレス
 ネットワークアドレスとホストアドレス
 指定方法：ビット数とネットマスク
 ブロードキャストアドレス
次



回
IPパケットの構造
パケットの配送
 どうやってパケットが送られるのか
ネットワークインタフェース層とインターネット層の
関係

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