ネットワークの覚え書き

イーサネット規格
OSI参照モデル
リピータ
ブリッジ
ルータ
スイッチング方式
MACアドレス
イーサネットフレーム
IPヘッダ構造

Ethernet、IEEE802.3

 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)方式による通信を行うネットワーク。バス型又はスター型のトポロジーで構成される。
 他のデータリンクに比べ単純な制御なため、NIC(ネットワークインターフェイスカード)やドライバーが作りやすく、広く普及した。
Ethernet規格
伝送速度トポロジー伝送媒体カテゴリーセグメント長(m)コネクタ
10Base510バス同軸500AUI
10Base210バス同軸185BNC
10Base-T10スターUTP3以上100RJ45
100Base-TX100スターUTP3以上100RJ45
1000Base-SX1000スターMMF550SC

データリンクの種類
データリンク名伝送速度用途
Ethernet10Mbps,100Mbps,1GbpsLAN
FDDI100MbpsLAN
ATM155Mbps,622MbpsLAN〜WAN
Token Ring4Mbps,16MbpsLAN
100VG-AnyLAN100MbpsLAN
Fiber Channel266MbpsLAN
HIPPI800Mbps,1.6Gbps2台のコンピュータ接続
IEEE1394100Mbps〜400Mbps家庭向け

OSI参照モデル

 複雑になりがちなネットワークプロトコルを、機能を分割して単純化するためのモデル。

階層構造
OSI参照モデルTCP/IP
第7層アプリケーション層TELNET FTP HTTP
第6層プレゼンテーション層
第5層セッション層
第4層トランスポート層TCP UDP
第3層ネットワーク層IP ICMP
第2層データリンク層LLCARP
MACEthernet
第1層物理層
・アプリケーション層
アプリケーション(ファイル転送、電子メールなど)の中で通信に関係する部分の規定。
・プレゼンテーション層
転送するデータの表現形式を管理。機器固有のデータ表現形式をネットワーク共通のデータに変換する。
・セッション層
コネクションの確率や切断、転送するデータの切れ目の設定など、データ転送に関する管理。
・トランスポート層
宛先ノードにデータを確実に届ける役割。
・ネットワーク層
エンド・エンドでの通信ができるように、経路選択を行う。
・データリンク層
隣接ノード間の通信を可能にする役割。
・物理層
ビット列を電圧の高低や光の明滅に変換し、また、電圧の高低や光の明滅をビット列に変換する。

                                                            ┏━━━━┓  
                                                  元データ→┃        ┃  
                                                            ┗━━━━┛  
                                ↓
                                                      ┏━━┳━━━━┓  
                            アプリケーション層ヘッダ→┃    ┃データ  ┃  
                                                      ┗━━┻━━━━┛  
                                ↓
                                                ┏━━┳━━━━━━━┓  
                    プレゼンテーション層ヘッダ→┃    ┃  データ     ┃  
                                                ┗━━┻━━━━━━━┛  
                             ↓
                                          ┏━━┳━━━━━━━━━━┓  
                      セッション層ヘッダ→┃    ┃      データ        ┃  
                                          ┗━━┻━━━━━━━━━━┛  
                           ↓
                                    ┏━━┳━━━━━━━━━━━━━┓  
            トランスポート層ヘッダ→┃    ┃         データ           ┃  
                                    ┗━━┻━━━━━━━━━━━━━┛  
                         ↓
                              ┏━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━┓  
        ネットワーク層ヘッダ→┃    ┃            データ              ┃  
                              ┗━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━┛  
                       ↓
                        ┏━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓  
  データリンク層ヘッダ→┃    ┃             データ                   ┃  
                        ┗━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ 
                     ↓
                  ┏━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓  
    物理層ヘッダ→┃    ┃                 データ                     ┃  
                  ┗━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛  

リピータ(HUB)

OSI参照モデルの第1層(物理層)でネットワークを延長する機器。ケーブル上の信号の波形を 整形、増幅するだけ。
                                                                                   
                                                                                   
  ┏━━━━━━━━━━━━┓                            ┏━━━━━━━━━━━━┓  
  ┃  アプリケーション層    ┃                            ┃  アプリケーション層    ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃  プレゼンテーション層  ┃                            ┃  プレゼンテーション層  ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃      セッション層      ┃                            ┃      セッション層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    トランスポート層    ┃                            ┃    トランスポート層    ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    ネットワーク層      ┃                            ┃    ネットワーク層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    データリンク層      ┃                            ┃    データリンク層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫┏━━━━━━━━━━━━┓┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃        物理層          ┃┃        物理層          ┃┃        物理層          ┃  
  ┗━━━━━━━━━━┳━┛┗━━━┳━━━━━┳━━┛┗━━━┳━━━━━━━━┛  
                        ┃            ┃          ┃              ┃                    
                        ┗━━━━━━┛          ┗━━━━━━━┛                    
                                                                                 


ブリッジ

OSI参照モデルの第2層(データリンク層)でネットワーク同士を接続する装置。データリンクの フレームを認識して、フィルタリングを行うことができる。また、伝送速度の異なる媒体間の 接続が可能。
                                                                                        
                                                                                  
  ┏━━━━━━━━━━━━┓                            ┏━━━━━━━━━━━━┓  
  ┃  アプリケーション層    ┃                            ┃  アプリケーション層    ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃  プレゼンテーション層  ┃                            ┃  プレゼンテーション層  ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃      セッション層      ┃                            ┃      セッション層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    トランスポート層    ┃                            ┃    トランスポート層    ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    ネットワーク層      ┃                            ┃    ネットワーク層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫┏━━━━━━━━━━━━┓┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    データリンク層      ┃┃    データリンク層      ┃┃    データリンク層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫┣━━━━━━━━━━━━┫┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃        物理層          ┃┃        物理層          ┃┃        物理層          ┃  
  ┗━━━━━━━━━━┳━┛┗━━━┳━━━━━┳━━┛┗━━━┳━━━━━━━━┛  
                        ┃            ┃          ┃              ┃                    
                        ┗━━━━━━┛          ┗━━━━━━━┛                    
                                                                                       


ルータ

OSI参照モデルの第3層(ネットワーク層)でネットワークの中継をする装置。ネットワークを分割 するため、データリンク層でのブロードキャストを止める。
                                                                                  
  ┏━━━━━━━━━━━━┓                            ┏━━━━━━━━━━━━┓  
  ┃  アプリケーション層    ┃                            ┃  アプリケーション層    ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃  プレゼンテーション層  ┃                            ┃  プレゼンテーション層  ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃      セッション層      ┃                            ┃      セッション層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫                            ┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    トランスポート層    ┃                            ┃    トランスポート層    ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫┏━━━━━━━━━━━━┓┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    ネットワーク層      ┃┃    ネットワーク層      ┃┃    ネットワーク層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫┣━━━━━━━━━━━━┫┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃    データリンク層      ┃┃    データリンク層      ┃┃    データリンク層      ┃  
  ┣━━━━━━━━━━━━┫┣━━━━━━━━━━━━┫┣━━━━━━━━━━━━┫  
  ┃        物理層          ┃┃        物理層          ┃┃        物理層          ┃  
  ┗━━━━━━━━━━┳━┛┗━━━┳━━━━━┳━━┛┗━━━┳━━━━━━━━┛  
                        ┃            ┃          ┃              ┃                    
                        ┗━━━━━━┛          ┗━━━━━━━┛                    
                                                                                        

SW-HUB

 スイッチングHUBはブリッジと同じく、データリンク層レベルで動作するネットワーク機器。 宛先アドレスを見て、該当する端末が接続されているポートにのみパケットを伝送する。 宛先アドレスが登録されてなければ、全ポートにパケットを流す。

スイッチング方式
カット&スルーフラグメントフリーストア&フォワード
参照範囲宛先MACアドレス64オクテット目までパケット内全て
エラーパケット中継ショートフレームのみ破棄エラーパケット破棄
遅延低遅延カット&スルーより遅延大フラグメントフリーより遅延大
異速度間通信(10-100)×

SW−HUBの性能

・スイッチング容量
スイッチング容量以上のトラフィックが発生すると、フレームの破棄が起こる。
・バッファ容量
スイッチング容量を超えるトラフィックに発生しても、フレーム破棄を多少防ぐ効果がある。
・サポートインターフェイス
サーバへのポートを他のポートより帯域を増やすことで、ボトルネックを解消できる。
・MACアドレステーブルサイズ
端末の台数がテーブルサイズより多ければ、フレームが全ポートに転送されてしまう。

・オートネゴシエーション
10M/100Mのスピードと半二重/全二重の自動認識が行える。
FLPで伝送方式を選択する。
・オートセンス
10M/100Mのスピードのみ自動検出できる。


MACアドレス

NICに割り振られる識別用のID。
ベンダ識別子が製造元の会社を表し、ベンダ内での識別が重複しないように割り振られる。
123 to 2425 to 48
  ベンダ識別子ベンダ内での識別子
1bit目がユニキャストアドレス(0)/マルチキャストアドレス(1)、
2bit目がユニバーサルアドレス(0)/ローカルアドレス(1)を表す。
ベンダ識別子のリスト

イーサネットフレーム

802.3フレーム
プリアンブルSFD宛先MACアドレス送信元MACアドレスデータ長送信データ調整ビット(PAD)FCS
46〜1500
64〜1518


EthernetUフレーム
プリアンブル宛先MACアドレス送信元MACアドレスタイプ送信データFCS
846〜1500
64〜1518

MTU(Maximum Transmission Unit)

データの最大転送単位 Ethernetでは 1500 Byte

IPアドレス

Class A

  ┏━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┓  
  ┃0*******┃********┃********┃********┃  
  ┗━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┛  
ネットワーク部┃ ホスト部

Class B

  ┏━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┓
  ┃10******┃********┃********┃********┃
  ┗━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┛
     ネットワーク部    ┃ ホスト部

Class C

  ┏━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┓
  ┃110*****┃********┃********┃********┃
  ┗━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┛
      ネットワーク部              ┃ホスト部

Class D

 マルチキャスト用アドレス
  ┏━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┓
  ┃1110****┃********┃********┃********┃
  ┗━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┛

プライベートIPアドレス

  10.  0.0.0 〜  10.255.255.255 : 10.  0.0.0/8
 172. 16.0.0 〜 172. 31.255.255 : 172.16.0.0/12
 192.168.0.0 〜 192.168.255.255 : 192168.0.0/16

IPヘッダ構造

IPヘッダフォーマット
バージョンヘッダ長サービスタイプパケット長
識別子フラグフラグメントオフセット
生存時間プロトコル番号ヘッダチェックサム
送信元IPアドレス
宛先IPアドレス
オプションパディング
データ(TCP UDP)
バージョン(Version: 4bit)
IPヘッダのバージョン番号
バージョン略称プロトコル名
IPInternet Protocol
STST Datagram Made
IPv6Internet Protocol version 6
TP/IXTP/IX:The Next Internet
PIPThe P Internet Protocol
TUBATUBA
ヘッダ長(IHL(Internet Header Length): 4bit)
IPヘッダ自体の大きさ。単位は4オクテット
サービスタイプ(Type of Service: 8bit)
IPのサービス品質
ビット意味
0,1,2優先度
3最低限の遅延
4最大限のスループット
5最大限の信頼性
6最小限の経費
3 to 6最大限のセキュリティ
7未使用
パケット長(Total Length: 16bit)
IPヘッダとIPデータ全体の大きさ(オクテット単位)。最大65535オクテット
識別子(ID(Identification): 16bit)
フラグメントの復元用識別子。(分割されたデータの復元用)
フラグ(Flags: 3bit)
パケットの分割制御の指示
ビット意味
未使用。現在は0固定
0:分割可能
1:分割不可能
0:最期のフラグメントパケット
1:途中のフラグメントパケット
フラグメントオフセット(Flagment Offset: 13bit)
分割されたフラグメントがオリジナルデータのどの位置かを表す。(8オクテット単位)
生存時間(Time to Live: 8bit)
ルータの中継可能数。ルータを通過するたびに減る。
プロトコル(Protocol: 8bit)
上位層のプロトコルを表示。
割り当て番号略称プロトコル名
ICMPInternet Control Message Protocol
IGMPInternet Group Management Protocol
IPIP in IP (encasulation)
TCPTransmission Control Protocol
EGPExterior Gateway Protocol
17UDPUser Datagram Protocol
41SIPSimpl Internet Protocol (IPv6)
46PSVPResource ReSerVation Protocol
89OSPFOpen Shortest Path First
ヘッダチェックサム(Header Checksum: 16bit)
IPヘッダが壊れていないことを保証するためのチェックサム。(ノイズよるエラーはFCSでチェックされる)
送信元IPアドレス(Source Address: 32bit)
送信元のIPアドレス
宛先IPアドレス(Destination Address: 32bit)
宛先のIPアドレス
オプション(Options: 可変長)
テストやデバックなどで使用される。
パディング(Padding: 可変長)
オプションをつけた際ヘッダ長が32ビットの正数倍によるようにするためのフィールド。
データ(Data :可変長)
データの格納部。上位層のヘッダもデータとして処理される。

Routing Protocolはこちら
苦情、その他お問い合わせの受付は行っておりません。