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ネットワーク通信の概念、スライド 1: ネットワーク通信の概念
ネットワーク通信の概念
概要
• 第1部：有線イーサネット
– 基本トポロジー –バス、スター、リング、メッシュ
– OSI参照モデル
– TCP/IP
– IPとMACアドレス
– カプセル化とデカプセル化
– 簡単な通信の例
– ネットワーク機器 - ルータ、スイッチ、ブリッジ、ハブ、NIC
– 接続インターフェイス - イーサネット、光ファイバ
– PoE（Power Over Ethernet）
• 第2部：ワイヤレス – Wi-Fi
– グローバルワイヤレス規格
– ワイヤレス技術
– Wi-Fi標準
– Wi-Fiネットワークモード
– Wi-Fiアクセサリ
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有線イーサネット、スライド 3: 第1部 有線イーサネット
第1部 有線イーサネット
ネットワークとは
▪ 通信網
– Local Area Network (LAN)
ローカルエリアネットワーク (LAN) は、ネットワークメディアを使用して、
家庭、学校、コンピュータ研究所、オフィスビルなどの限られたエリア内の
コンピュータを相互接続するコンピュータ ネットワーク。
– Wide Area Network(WAN)
ワイドエリアネットワーク (WAN) は、プライベートまたはパブリックネット
ワークトランスポートを使用して広域 (大都市、地域、または国の境界を越え
てリンクする通信ネットワーク) をカバーするネットワーク。
– インターネット
さまざまな電子、ワイヤレス、および光ネットワーク技術によって
リンクされた、ローカルからグローバルまでの数百万のプライベート、
パブリック、アカデミック、ビジネス、および政府のネットワークで
構成される、ネットワーク網のネットワーク。
ネットワークとは
政府/公共の建物
工場
学校
オフィス
家庭
モバイル機器
基本トポロジー
▪ バス、スター、リング
バス型
スター型
リング型*
* 特定のネットワーク機器のサポートが必要
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スライド 7: 実際のアプリケーションでのトポロジー
実際のアプリケーションでのトポロジー
▪ ハイブリッド、メッシュ
ツリー型
メッシュ型*
ハイブリッド型
* 特定の機器のサポートが必要
OSI7レイヤー
アプリケーションへのネットワークプロセス
階層（レイヤー） データ表現、暗号化と復号化、マシン依存
データからマシン非依存データへの変換
アプリケーション層
プレゼンテーション層 ホスト間通信、
アプリケーション間のセッションの管理
セッション層
トランスポート層 エンドツーエンドの接続、
信頼性およびフロー制御
ネットワーク層
パスの決定と論理アドレス指定
データリンク層
物理層 物理アドレス指定
メディア、信号、およびバイナリ伝送
TCP/IP
• インターネットプロトコルスイートはネットワークモデルであり、インターネットや同様のネットワーク
に使用される一連の通信プロトコルです。
• 最も重要なプロトコルであるTransmission Control Protocol (TCP)とインターネットプロトコル(IP)
が、この標準で定義された最初のネットワークプロトコルであるため、一般にTCP/IPとして知られてい
ます。 OSI TCP/IP
レイヤー レイヤー
アプリケーション層
プレゼンテーション層 HTTP/FTP アプリケーション層
/メール
セッション層
トランスポート層 TCP/UDP トランスポート層
ネットワーク層 IP ネットワーク層
データリンク層
MAC リンク層
物理層
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スライド 10: IPとMACアドレス
IPとMACアドレス
▪ IP (レイヤー3)
これらはIPネットワーク上の各デバイスを一意に識別。
すべてのホスト (コンピュータ、ネットワークデバイス、周辺機器) には、
一意のアドレスが必要。
– 静的IP →固有、手動
– 動的IP → DHCPまたはBooty サーバーによって設定される
* IPv4: 192.168.1.1
* IPv6: 2001:0:5ef5:89fd:7dd:2945:3f57:ff95
▪ MAC (レイヤー2)
メディアアクセス制御アドレス (MAC アドレス) は、物理ネットワーク
セグメント上の通信用にネットワークインターフェイスに割り当てられる一意の
識別子。
すべてのネットワークチップには、世界で勇逸、一意のMACアドレスが存在。
※MACアドレス：00D0:1902:814A
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スライド 11: カプセル化とデカプセル化
カプセル化とデカプセル化
「プロトコル」は デ
アプリケーション レイヤーに含める データ カ
「IP」 アドレスが プ
トランスポート TCP/UDP
レイヤーに含まれる データ
ヘッダー セ
カ
「MAC」アドレスを ル
プ ネット IP TCP/UDP
レイヤーに含める データ
ワーク ヘッダー ヘッダー 化
セ
ル リンク フレーム IP TCP/UDP フレーム
データ
ヘッダー ヘッダー ヘッダー フッター
化
1100 1010 0000 1101 0011 0011 0001….
簡単な通信の例
HELLO
データ データ
TCP/UDP TCP/UDP
データ データ
ヘッダー ヘッダー
IP TCP/UDP IP TCP/UDP
データ データ
ヘッダー ヘッダー ヘッダ ヘッダー
フレーム IP TCP/UDP フレーム フレーム IP TCP/UDP フレーム
データ データ
ヘッダー ヘッダー ヘッダー フッター ヘッダー ヘッダー ヘッダー フッター
1100 1010 0000 1101 0011 0011 0001…. 1100 1010 0000 1101 0011 0011 0001….
カプセル化/デカプセル化
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スライド 13: ルータ / スイッチ / ブリッジ / ハブ / NIC
ルータ / スイッチ / ブリッジ / ハブ / NIC
OSI
装置 関数 レイヤー 学習と管理
ルータは、インターネット上でデータの「トラフ
ルータ ィックディレクション」機能を実行。
スイッチは、ネットワークセグメントを接続す
スイッチ るコンピュータネットワーキングデバイス。
ブリッジングは、パケット交換コンピュータ ネ
ブリッジ ットワークで使用されるトランスポート技術。 ＆
ハブは、複数のツイスト ペアまたは光ファイバ
ハブ イーサネットデバイスを接続し、それらを1つ
のネットワーク セグメントとして機能させるた
めのデバイス。
ネットワーク コンピュータ、コントローラなどの機器に、
インターフェイス ネットワーク・インターフェイスを提供。
カード (NIC)
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スライド 14: ハブとスイッチの違い
ハブとスイッチの違い
• ハブ
• 信号を増幅/再生成 => リピータのように
• ネットワーク全体に伝播 => 帯域幅の浪費
• トランスポート/フィルタリングの決定なし
• スイッチ
• 着信フレームを分析し、目的のステーションのみに転送。
• MACトランスポートテーブルの維持 (MAC からポートへのマッピングエントリ)
• スイッチに接続されたステーションの位置を追跡する
• インテリジェントな転送とフィルタリングの決定 ポート1 ポート2 ポート3 ポート4 ポート5
ハブ スイッチ
ステーションBのみ A B C D E
A B C D E
無駄な帯域幅!!! スイッチMACトランスポートテーブル
ステーションBのみ ポート 1 ステーションA MAC 01-80-C2-11-11-11
B C
ポート 2 ステーションB MAC 01-80-C2-22-22-22
データの送信
ポート 3 ステーションC MAC 01-80-C2-33-33-33
データの送信 衝突 ！！！ ポート 4 ステーションD MAC 01-80-C2-44-44-44
A ネットワークエラー
ポート 5 ステーションE MAC 01-80-C2-55-55-55
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スライド 15: ネットワーク通信の規格
ネットワーク通信の規格
IEEE802.3は、有線イーサネットの物理層とデータリンク層のメディアアクセス制御（MAC）を定義するワーキング
グループであり、ワーキンググループによって作成されたIEEE標準の集合体である。物理的な接続は、さまざまなタ
イプの銅線または光ファイバーケーブルによって、ノードやインフラ機器（ハブ、スイッチ、ルータ）間で行われる。
以下は一般的な規格である。
標準 年 サポート機能の説明
10BASE5 10Mbit/s(1.25MB/s) 太い同軸。 Type フィールドが
Length に置き換えられ、802.3LLCヘッダーが、803.3ヘッダーに
続くことを除いて、Ethernet II (上記) と同じです。CSMA/CD プ
ロセスに基づく
100BASE-TX、100BASE-T4、100BASE-FX Fast Ethement at
100Mbit/s(12.5MB/s) オートネゴシエーション付き
全二重およびフロー制御。 DIX フレーミングも組み込まれている
ため、DIX/802.3 の分割はなくなりました。
1Gbit/s (125MB/s) の光ファイバ上の100BASE-X Gbit/s イーサ
ネット
Power Over Ethernet (PoE、12.95W)
Power Over Ethernet拡張 (PoE、25.5W)
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スライド 16: 接続インターフェイス(RJ45)
接続インターフェイス(RJ45)
• イーサネットケーブル
• ケーブルの種類とコネクタ
RJ-45
Cat.5、Cat.5e、Cat.6 UTPソリッドケーブルの仕様比較
カテゴリー5 (Cat.5) カテゴリ5e (Cat.5e) カテゴリー6（Cat.6）
周波数 100MHz 100MHz 250MHz
特性インピーダンス 100Ω±15% 100Ω±15% 100オーム±15%
最大データ長 100m 100m 100m
最大データ転送速度 10/100Mbps 1Gbps 10Gbps
Cat.5は2001年に廃止され、Cat.5eに置き換え
https://en.wikipedia.org/wiki/Cat.egory_5_cable
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スライド 17: 接続インターフェイス – クロスケーブル
接続インターフェイス – クロスケーブル
▪ クロスケーブル
クロスケーブルは、コンピューティング・デバイス同士を直接接続するために使用されるイーサネット・ケーブルの
一種。ストレートケーブルやパッチ・ケーブルは、ホスト・ネットワーク・インターフェース・コントローラー（コ
ンピューターなど）からネットワーク・スイッチ、ハブ、ルーターに接続するために使用。
File:Vergleich 2von2 Crossoverkabel.jpg
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ここまで校正、スライド 18: メディアコンバータ - 光ファイバ
メディアコンバータ - 光ファイバ
• 光ファイバ・メディアコンバータは、ツイストペアと光ファイバといった、2つの異種ケーブ
ルを接続することを可能にする、シンプルなネットワーク機器。1990年代に業界に導入され
、光ファイバケーブルベースのシステムと銅線ベースの既存システムを相互接続する上で重要
な役割を担う。また。メトロポリタンエリアネットワークへのアクセスや企業向けデータトラ
ンスポートサービスにも利用される。
イーサネット、ファストイーサネット、ギガビットイーサネット、T1/E1/J1、DS3/E3など
の多くの異なるデータ通信プロトコル、および同軸ケーブル、ツイストペア、マルチモードお
よびシングルモード光ファイバなどの複数のケーブルタイプをサポート。メディアコンバータ
の種類は小型のスタンドアロン機器やPCカードコンバータから、ネットワーク管理のための多
くの高度な機能を提供する高ポート密度のシャーシシステムまで多岐にわたる。
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スライド 19: 光ファイバモジュールのタイプ : (mini) GBIC
光ファイバモジュールのタイプ : (mini) GBIC
Mini-GBIC GBIC
• Cigabit Interface Converter （GBIC）は、トランシーバの規格の一つで、2000年代にギガビット
イーサネットや光ファイバチャネルで一般的に使用されるようになりました。標準的でホットスワップ
可能な電気インタフェースを提供することにより1つのギガビットポートで、銅線から長波長シングルモ
ード光ファイバまで、数百キロメートルに及ぶ幅広い物理メディアをサポートすることができます。
• GBICのバリエーションであるSmall Form-factor Pluggable (SFP) トランシーバは、mini-GBICとも
呼ばれ、同じ機能を持ちながら、より小さなフォームファクタになっています。 2001年に発表され、
GBICをほぼ時代遅れにした。
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スライド 20: 接続インターフェイス - 光ファイバ
接続インターフェイス - 光ファイバ
•光ファイバ
光ファイバは光インターフェイスです。柔軟性があり、ケーブルとして束ねることができるため、電気通
信やコンピュータネットワーキングの媒体として使用できます。
コネクタ
ST
SC
光ファイバの内部構造
LC
アドバンテックで使用する、メイン のSFPコネクタ
