第13回講義資料 2009/12/17

ネットワークのアーキテクチャ

インターネット以前
  • 通信機能 ⇒ 入出力機能
  • 端末(ターミナル)との通信機能
  • 特定のコンピュータ間の通信機能
  • 通信機能とコンピュータとの機能分担
インターネット以後
  • 不特定多数のコンピュータとの通信
  • 複数のコンピュータの対等な通信
  • 複数のコンピュータを経由した通信
  • コンピュータと通信機器との一体化
電話のネットワーク
  • 末端は電話機(通話機能+発信機能)
  • 電話ネットワークが機能を提供する
  • 回線交換
コンピュータネットワーク
  • コンピュータ同士の通信
  • デジタルデータしか扱わない
  • ネットワークの機器すべてがコンピュータ
  • 末端からすべてをコントロール可能
  • 通信規約をすべての機器で統一できる
  • パケット交換
パケット交換
  • 回線交換 -- 通信路を確保し、連続的に情報を送受する
  • パケット交換 -- データごと送信元、送信先が記録されたパケットを送り合う
  • パケットは1本の線で同時に複数の相手と通信が可能(パケット多重)
  • 郵便と同じようにデータを送り合うことが可能
インターネット(広義の意味)
  • ネットワークとネットワークつなぐ
  • 複数のネットワークを経由して目的のコンピュータにデータを送る
  • パケットを多数のコンピュータを経由して目的のコンピュータに送る
ルーティング
  • ネットワーク上のコンピュータはすべてホストとよぶ
  • パケットどのコンピュータに送るかを選択することをルーティングと呼ぶ
  • コンピュータはルーティングを自分自身で決定することが可能(ルーティングアルゴリズム)

ネットワークの分類
  • LAN ローカルエリアネットワーク
    • 建物や組織内のネットワーク
    • 比較的狭い範囲の自立制御ネットワーク
    • コンピュータ間の高速通信
    • イーサネットが主流
  • WAN ワイドエリアネットワーク
    • 通信会社の提供する回線を介して行う広域ネットワーク
    • 長距離を結ぶネットワーク
ルータを介する通信

ネットワークの階層モデル
  • ネットワークを段階的に抽象化していくモデル
  • インターネットの階層
    • 物理層
      • 物理的な接続
      • メタリックケーブル、光ファイバー、無線
      • 信号のレベル等を規定
    • データリンク層
      • デジタルデータ(フレーム)を2点間で送り合う
      • フレームの開始、終了の形式を規定
      • 複数のコンピュータからなるネットワークでは、その中の2点間の通信の手段を規定
      • イーサネット、無線LAN、フレームリレー、ATM、広域イーサネット
    • ネットワーク層
      • パケットを複数のコンピュータを経由して転送する
      • IPプロトコル
      • IPアドレス
    • トランスポート層
      • 仮想的な回線を提供
      • エンドツーエンドの信頼性を確保した通信を提供
      • 再送によるエラー訂正
      • ポート番号を提供し、通信の起点と終点を規定する
    • アプリケーション層
      • アプリーションごとに通信を規定
      • SMTP, HTTP, SNMP, POP3, NTP, ...

ネットワーク機器
  • コンピュータのインターフェース NIC
  • 接続機器
    • 第1層 リピータ、ハブ
    • 第2層 ブリッジ、スイッチングハブ
    • 第3層 ルータ、レイヤー3スイッチ
    • 第5層 アプリケーションスイッチ

ネットワークの性能
  • レイテンシー
    • データの遅延時間
    • できるだけ小さいほうがよい
    • エラー時の再送処理、到達確認の時間に影響
    • ネットワークの距離や装置により決まる
    • 遠距離の高速通信は技術的に難しい問題がある
  • バンド幅
    • 一定時間に通過できるデータ量
    • できるだけ大きいほうがよい

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Hideto Sazuka,
2009/12/17 17:45
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