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テクノロジ系 技術要素 ネットワーク

ネットワーク方式

1. ネットワークの種類と特徴
   • ADSL
     • 既存の電話回線（ツイストペア線）を利用して、上り下りの速度が異なる高速データ伝送を行う
     • ダウンロード時の通信速度はアップロード時の通信速度に比べて早い
     • 使用する周波数帯域をアナログ電話とデータ通信との間で分けることによって、両者の同時利用を可能としている
     • データ用の高周波の信号と音声用の低周波の信号を分離・合成するためにスプリッタという装置を使用する
     • 上りの伝送速度が下りよりも遅くなっていることの説明
       上りの変調周波数帯域が、下りの変調周波数帯域と比べて狭いからである
       • スプリッタ
         • 既存の電話回線を利用したADSLサービスを利用する際にADSLモデムと電話機を接続する装置
         • 高周波と低周波の信号を電話線の両端で分離する機器であり、ADSLモデムに組み込まれている場合もある
         • 電話を使用しない場合はスプリッタは不要
           
     • 複数のパソコンを接続するためには[ADSLモデム]→[ブロードバンドルータ]→[ハブ]の順につなぐ
   • 光回線
     • FTTH
       • 加入者線を対象としたブロードバンドネットワークのうち、加入者の宅内まで光ファイバを引き込む形態
       • 構成例
         
     • FTTC
       アクセスネットワークの高速・広帯域化を実現するため、光ファイバをユーザーの間近の電柱や道路脇まで光ファイバを敷設し、そこからユーザー宅までは既存の銅線（電話線）を用いるシステム
     • FDDI
       • 光ファイバを利用したLAN規格の1つ
       • 送信権制御
         トークンと呼ばれる特殊な電文をノードからノードへ巡回させ、送信要求のあるノードは、トークンを受信したときに送信権を得る
     • WDM
       1本の光ファイバで、波長が異なる複数の光信号を多重化することによって、広域伝送システムを実現する技術
     • SDH
       光ファイバーを用いた高速デジタル通信方式の国際規格でインターネットサービスプロバイダ間を結ぶインターネットのバックボーン回線などに用いられる
   • 無線LAN
     • 無線LANの規格
       IEEE 802.11n
     • SSID
       最長32オクテットのネットワーク識別子であり、接続するアクセスポイントの選択に用いられる
     • ESSID
       • SSIDを拡張したもの
       • 最大32文字の英数字で表されるネットワーク識別子であり、接続するアクセスポイントの選択に用いられる
       • 最大32文字までの英数字が設定でき、複数のアクセスポイントを設置したネットワークに対しても使用できる、無線LANのネットワークを識別するもの
       • ビーコンフレームの中にESSIDが含まれているため、モニタリングツールで盗聴できる
       • ESSIDステルス機能
         アクセスポイントのセキュリティを高めるためにESSIDの発信を行わない機能
     • MACアドレス制限
       無線LANにおいて、事前にアクセスポイントに登録した端末以外の接続を制限する方法
     • 無線LANにおける通信の暗号化の仕組み
       • IEEE 802.1Xの規格を利用して機器認証を行い、動的に異なる暗号化鍵を用いた暗号化通信を実現できる
       • IEEE 802.1X
         • ネットワーク機器のポート単位でユーザ認証を行うアクセス制御
         • 無線LANのアクセスポイントやスイッチングハブで利用者を認識し、LANへの接続を可能にするため、スイッチングハブやルータが対応している必要がある
         • ノートPCのサプリカントはオーセンティケータ（認証装置）に認証に必要な情報を渡し、RADIUSサーバで認証する
         • セッションごとに動的に異なる暗号化鍵を用いた暗号化通信を実現する
       • IEEE802.11
         • データ送受信の開始時にデータ送受信のネゴシエーションとしてRTS/CTS方式を行い、受信の確認はACKを使用する
         • IEEE 802.11gの一つのアクセスポイントの配下に、IEEE 802.11bとIEEE 802.11gの両方の端末が混在できる
       • WPA
         ユーザ認証：IEEE 802.1X
         暗号化方式：TKIP　WEPの暗号化アルゴリズムRC4をそのまま使用しIVを48ビットにしている、暗号化鍵を一定時間ごとに自動的に更新する
       • WPA2では、IEEE　802.1Xの規格に沿って機器認証を行い、動的に更新される暗号化鍵を用いて暗号化通信を実現できる
       • WEP （ Wired Equivalent Privacy ）
         • 無線LAN（IEEE 802.11b）で使用されるデータ暗号化方式
         • 40ビット又は104ビットの値を暗号化鍵としてあらかじめ設定して、通信フレームに対し暗号化する方式
         • 暗号化鍵が64ビットと128ビットのものがある
         • 128ビットのものは、104ビットのWEPキーと24ビットのIVで構成されている
         • WEPキーはほとんど変更されない
       • CCMP
         暗号方式AES
     • ローミング機能
       異なるアクセスポイントのエリアに端末が移動しても、そのまま通信を継続できるようにする機能
     • インフラストラクチャモード
       IEEE 802.11の無線LANで、無線LAN端末(子機)同士が直接無線通信するのではなく、アクセスポイントを介して通信するときの無線LAN端末のモード
     • アドホックモード
       アクセスポイントを介さずに機器同士が直接通信を行うモード
     • カウンタモード
       暗号化したいメッセージとカウンタと呼ばれる値を暗号化した結果とのXORを暗号文とするモード
     • ミックスモード
       従来の規格であるIEEE 802．11aやIEEE 802．11gが理解できるデータを使用するモード
     • 無線LAN環境に複数台のPC、複数台のアクセスポイントと利用者認証情報を管理する1台のサーバがある。利用者認証とアクセス制御にIEEE 802.1XとRADIUSを利用する場合の特徴
       アクセスポイントにはIEEE 802.1Xのオーセンティケータを実装し、RADIUSクライアントの機能をもたせる
     • IEEE 802.1QのタグVLANの特徴
       複数のスイッチングハブにまたがる仮想LANを構築できる
   • CATV
     • テレビの有線放送サービス（ CATV回線）で、多チャンネルや電話サービス、高速なインターネット接続サービスなども展開されている
     • ケーブルモデムを利用することによって、下り方向については数Mビット／秒を超える高速伝送が可能である
   • 無線通信方式
     • 2.4GHz帯
       10mW/MHz以下の電力密度であれば無線局の免許が不要であり、Bluetoothや、IEEE 802.11b及びIEEE 802.11gの無線LANで使用されている周波数帯
     • ZigBee
       下位層にIEEE 802.15.4を使用する低消費電力の無線通信方式であり、センサネットワークへの応用が進められている
     • 5.8GHz帯
       近距離の無線技術であり、有料道路の料金所のETCなどで利用されている
     • UWB
       広い周波数帯にデータを拡散することで高速な伝送を行う無線通信方式であり、近距離での映像や音楽配信などへの応用が期待されている
     • Bluetooth1.0
       無線通信技術の一つで、消費電力が小さく、2.4GHz帯の周波数を使用し、1Mビット/秒の速度で10m程度の距離の通信を行うことができる
       2.4GHz帯を利用する無線通信方式であり、一つのマスタと最大7つのスレーブからなるスター型ネットワークを構成する
       PCと周辺機器などを無線で接続するインタフェース
       携帯電話とヘッドフォンとの間の音声データ通信
     • WiMAX
       広帯域無線アクセス技術の一つで、最大半径50kmの広範囲において最大役75Mビット/秒の通信が可能であり、周波数帯域幅を1.25〜20MHz使用する
     • iBurst (IEEE802.20)
       無線ブロードバンド通信規格
     • W-CDMA
       第三世代携帯電話の無線アクセス方式
     • 次世代PHS
       最新の無線技術を利用することで通信速度を向上させたPHS規格
       現行のPHSとの互換性はない
     • 日本国内での無線通信で、割り当てられた周波数帯が重複しているもの
       BluetoothとIEEE 802.11 無線LAN
   • ISDN
     • ディジタル網を基盤に、音声、データ、画像などの情報を統合して扱うことを目指して標準化された通信網であり、ベアラサービスとテレサービスがある
     • チャネル種別：一次郡速度インタフェース（23B+D）のBチャネルは、チャネル速度64kビット/秒で、ユーザ情報の転送だけに用いる
   • VLAN （ Virtual LAN )
     • 複数のポートを論理的なグループにまとめ、グループ内だけの通信を可能にする
     • ポートVLAN
       • 複数のポートを倫理的なグループにまとめ、グループ内だけの通信を可能にする
       • レイヤ3スイッチで、IPパケットの中継処理を高速化するために広く用いられている技術・方法
       • 転送処理をハードウェア化している
     • VPN（Virtual Private Network ； 仮想施設網）
       • 公開されているネットワーク上で暗号化、認証、カプセル化などの技術を用い、仮想的な専用回線を構築することで、通信の安全性や機密性を保つ技術
       • 通信事業者が、自社のIPネットワークを用いてVPNを構築し、サービスとして提供する方法と、拠点間接続で専用の機器や技術を用いてインターネット上に仮想的な専用線を構築する方法がある
       • 公衆回線を経由してサーバにアクセスする際に、公衆回線を仮想的に専用回線であるかのように利用する技術
       • インターネットを専用線で構築されているように利用する技術
       • ネットワークに参加する資格のあるユーザを識別する能力はない
       • 社外からインターネット経由でPCを職場のネットワークに接続するときなどに利用する
       • 認証と通信データの暗号化によって、セキュリティの高い通信を行う
       • 暗号化技術などを利用して、インターネットを仮想的な専用ネットワークとして安全に利用する
       • MPLS ( Multi-Protocol Label Switching )
         • ラベルと呼ばれる識別子を挿入することによって、IPアドレスに依存しないルーティングを実現する、ラベルスイッチング方式を用いたパケット転送技術である
         • IPネットワークのVPNサービスを実現する技術の一つで、ラベルと呼ばれる識別子を挿入することによって、IPアドレスに依存しないルーティングを実現するラベルスイッチング方式を用いている
         • MPLSにおけるLSPは片方向のパスであり、両方向の通信に用いるには二つのLSPが必要である
         • ラベルスイッチング
           通信データに短い固定長のラベルを付加し、そのラベル情報に基づいて転送する技術
         • ファストリルート
           高速迂回機能
2. パケット交換網
   • パケット交換方式
     情報をいくつかのユニットに分割し、各ユニットのヘッダ部に送信順序や転送先アドレスなどの制御情報を付加して送信する方式
     誤り制御は網で行う
     パケットサイズ：可変長
     交換制御パラメタ：LCGN/LCN
3. ネットワーク形態
   • オーバレイネットワーク
     ピアツーピアを実現する場合のように、既存のIPネットワーク上に目的に合わせて構築する仮想ネットワーク
   • アドホックネットワーク
     無線で接続できる端末のみで構成されたアクセスポイントを使用しないネットワーク
   • ユビキタスネットワーク
     あらゆる情報端末が有線・無線に関わらず多様なネットワークによって接続され、あゆるところで利用可能なネットワーク
   • ワークグループネットワーク
     バックボーン（基幹ネットワーク）配下に構成されるネットワーク
     中央にサーバを持たずに各マシンがそれぞれ自分の所属するワークグループ名・コンピュータ名を申告し、同じワークグループからのアクセスを許可する
     アカウントの管理も各マシンで行う
   • 負荷分散
     
     図のようなルータ1とルータ2及び負荷分散装置を使ったマルチホーミングが可能な構成において、クライアントから接続先サーバ宛のパケットに対する負荷分散装置の処理
     宛先IPアドレスはそのままで、宛先MACアドレスをルータ1又はルータ2のMACアドレスに置き換える

データ通信と制御

1. 伝送方式
   • ATM交換方式
     • あらゆる種類のデータを、セルと呼ばれる固定長のブロックに分割して送受信する方式
     • 1本の物理的な回線を複数の仮想回線として利用することができる
     • パケットサイズ(データ転送単位の長さ)：固定長
     • 交換制御パラメタ：仮想チャネル識別子（VCI）
     • 網内遅延：パケット交換方式より小さい
   • フレームリレー方式
     • 可変長のフレームが利用され、網内部での伝送誤り制御は簡略化されている
     • パケット交換に比べて誤り制御処理を簡略化することで、網内遅延を少なくし高速化を図っている
     • セルリレーの論理多重機能と同様に、1本の物理回線上で複数の相手との通信が可能である
     • 回線交換と同様に、接続中は帯域を占有する方式であるので、高速な通信が効率的に実現できる
     • DLCI
       論理経路の識別子
   • HDLC手順
     フレーム中のフラグシーケンスの役割：フレームの開始と終了を示す
     文字符号だけでなく、任意のビットパターンも伝送可能である
   • ベーシック手順とHDLC手順の違い

     	ベーシック手順	HDLC手順
     伝送方向	一方向 (半二重片方通信、半二重片方交互通信)	両方向 (両方向同時伝送)
     データ伝送	逐次応答方式	連続転送
     誤り制御	伝送制御符号は制御の対象外 (パリティビット方式)	制御フレームも誤りチェックの対象 (CRC方式)
     データの長さ	文字符号(８ビット)	任意の長さ

   • マルチリンク手順
     複数の並行するデータリンクを一つの論理的なデータリンクとして扱うプロトコル
   • テキストデータ伝送とバイナリデータ伝送
     テキストデータ伝送では7ビットの文字データに1ビットのパリティを付加して伝送し、バイナリデータ伝送では8ビットのデータに分割してそのまま伝送する
2. 多重化方式
   • TDM ( Time Division Multiplexing ； 時分割多重 )
     信号を一定の間隔だけずらすことで複数の回線を1本の回線にまとめる技術
     タイムスロットと呼ばれる単位で分割して、同一周波数において複数の通信を可能にする
   • TDMA ( Time Division Multiple Access ； 時分割多元接続 )
     タイムスロットを割り当てられたノードだけが送信を行う
   • OFDM ( Orthogonal Frequency-Division Multiplexing )
     直交周波数分割多重方式
     高速無線通信で使われている多重化方式で、データ信号を複数のサブキャリアに分割し、各サブキャリアが互いに干渉しないように配置する方式
   • CDM ( Code Division Multiplex )
     符号分割多重化
     無線通信の通信方式の一つ
     発信者の音声信号には符号が付けられ、他の発信者の音声信号と合成されて受信側に送る方式
     携帯電話などの無線通信に使われる方式
3. 変調方式
   • CCK ( Complementary Code Keying )
     ビット列のデータ信号を電波に対応付けるための変調方式
     無線LANの標準仕様であるIEEE802.11bで採用されている
4. 制御方式
   • メディアアクセス制御（MAC）
     • MACアドレス ( Media Access Control Address )
       • イーサネットにおいて相手を識別するために使われるNIC固有のアドレス情報
       • ビット長は48ビットで、上位24ビットはIEEEのNICのベンダコードとして割り当てられている
       • スイッチングハブ（レイヤ2スイッチ）が、スイッチングを行うために使用する
       • パケットのMACアドレス情報はルータを超えると、送信元MACアドレスが経由ルータのMACアドレスに置き換わるため、ルータを超えてMACアドレスを伝えることができない
       • MACアドレスの構成
         先頭24ビット：OUI(ベンダID)
         後続24ビット：固有製造番号
     • CSMA/CD
       • IEEE 802.3で定義されるLANのアクセス方式の標準でOSI基本参照モデルのデータリンク層にあたる
       • LANにおける媒体アクセス制御方式で、占有媒体上でのデータフレーム衝突を検出する機能を持つ
       • 衝突発生時の再送動作によって、衝突の頻度が増すとスループットが下がる
       • 単位時間あたりの送出フレーム数が増していくと、衝突の頻度が増すので、スループットはある値をピークとして、その後下がる
       • 送出した信号の衝突を検知した場合は、ランダムな時間の経過後に再送信する
       • 各ノードは伝送媒体が使用中かどうかを調べ、使用中でなければ送信を行う。衝突を検出したらランダムな時間経過後に再度送信を行う
       • キャリア信号を検出しデータ送信を制御する
       • 単位時間当たりの送出フレーム数が増していくと、衝突の頻度が増すので、スループットはある値をピークとしてその後下がる
       • CSMA/CD方式のLANで用いられるブロードキャストによるデータ伝送
         同一セグメント内のすべてのノードに対して、一度の送信でデータを伝送する
       • イーサネットで使用される媒体アクセス制御方式
       • それぞれのステーションがキャリア検知を行うとともに、送信データの衝突が起きた場合は再送する
       • CSMA方式のLAN制御
         キャリア信号を検出しデータの送信を制御する
       • ノードの送信動作
         1. 各ノードは伝送媒体が使用中かどうかを調べ、使用中でなければ送信を行う
         2. 衝突を検出したらランダムな時間経過後に再度送信を行う
       • CSMA/CD方式のブリッジで接続された二つのセグメント間で、ブロードキャストフレームの中継と、衝突発生時にできる不完全フレームの中継
         ブロードキャストフレームの中継：中継する
         衝突発生時にできる不完全フレームの中継：中継しない
       • LAN制御
         キャリアの衝突を検出し、データの送信を制御する
       • IEEE 802.3-2005 におけるイーサネットフレームのプリアンプル
         同期用の信号として使うためにフレームの先頭に置かれる
       • CSMA方式のLAN制御
         キャリア信号を検出し、データの送信を制御する
     • CSMA/CA
       IEEE 802.11aやIEEE 802.11bなどの無線LANで使用される搬送波感知多重アクセス/衝突回避方式
     • トークンパッシング
       LANのアクセス制御方式
       伝送路上にトークンを巡回させ、トークンを受け取った端末だけがデータを送信できる
     • トークンバス
     • トークンリング
     • FDDI
   • データリンク制御
   • ルーティング制御
     • ストリクトルーティング
       パケット転送経路を厳密に指定すること
       送信元から宛先までに経由するルータのIPアドレスリストを送信元のルータが指定することでパケット転送経路を厳密に指定すること
     • デフォルトルート
       宛先への経路が分からなくても通信ができるように宛先の経路が見つからないパケットを送り出すための経路
   • フロー制御
     ウインドウによるフロー制御では、応答確認のあったブロック数だけウインドウをずらすことによって、複数のデータをまとめて送ることができる
   • QoS ( Quality of Service )
     • トラフィック制御方式
       • アドミッション制御
         通信を開始する前にネットワークに対して帯域などのリソースを要求し、確保の状況に応じて通信を制御すること
       • シェーピング
         パケットの送出間隔を調整することによって、規定された最大速度を超過しないようにトラフィックを平準化する制御
       • ポリシング
         入力されたトラフィックが規定された最大速度を超過しないか監視し、超過分のパケットを破棄するか優先度を下げる制御
       • ベストエフォート
         フレームの種類やあて先に応じて優先度を変えて中継すること

ネットワーク機器

1. サーバ
   • DNSサーバ
     • TCP/IPネットワークでホスト名をIPアドレスに変換する機能を提供する
     • ドメイン名やホスト名などとIPアドレスとを対応付ける
     • 階層構造の再会に位置するネームサーバ以外は原則的に再起処理を行う
     • インターネット上のDNSサーバは階層化されており、ある名前に対して情報がない場合は上位のDNSサーバに問い合わせる
     • ルートネームサーバ
       最上位のDNSサーバ
     • DNSを構成する3つの機能
       • スタブリゾルバ ( DNSクライアント 、 リゾルバ )
         ユーザ側のホストからDNSサーバ（フルサービスリゾルバ）へ名前解決を依頼し（再帰問い合わせ）、必要な情報を取得するために使用されるユーザ側のホストで動作しているプログラム
       • フルサービスリゾルバ（キャッシュネームサーバ）
         クライアントからの問い合わせに対して、名前解決が完了するまで問い合わせを繰り返すDNSサーバ
         一度名前解決したDNS情報をキャッシュとして再利用する
       • コンテンツサーバ
         独自ドメインの運営に必須のサーバ
         外部からの問い合わせに対してDNSサーバ自身が管理するDNS情報についてのみ回答し、名前解決できない場合には、ほかのDNSサーバに問い合わせをせずDNS情報なしの回答をする
     • ネガティブキャッシュ
       DNSサーバが名前解決に失敗した情報を一定期間保持するもの
       存在しないホストに対する無駄な名前解決処理を抑制することができる
     • DNS設定ファイル（ BINDの場合 ）
       • コンフィギュレーションファイル ( named.conf )
         • BINDの実行プログラムが読み込むファイルで、ルートキャッシュファイル、ループバックファイル、正引きゾーンファイル、逆引きゾーンファイルのファイル名を記述する
         • 問い合わせを許可するネットワークを限定する
         • ゾーン転送を許可するネットワークを限定する
         • ログにどのような情報を記録するか指定する
       • ルートキャッシュファイル
         ルートネームサーバのIPアドレスとホスト名を記述する
         時ホストを表すIPアドレス127.0.0.1からホスト名を逆引きできるようにする
       • .ループバックファイル
         ローカルホストのループバックアドレスを設定するファイル
       • 正引きゾーンファイル
         ホスト名からIPアドレスを探索するための設定ファイル
       • 逆引きゾーンファイル
         IPアドレスからホスト名を探索するための設定ファイル
         ".in-addr.arpa"という特別な空間が使われている
         IPアドレスの記述は、IPアドレスを逆にして、逆引きようのドメイン".in-addr.arpa"を付加する
       • ゾーンファイルのレコード
         • SOAレコード：ドメイン（ゾーン）に関する情報として、DNSサーバ名、管理者、シリアル番号、リフレッシュ間隔、リトライ間隔、期限切れまでの時間、ネガティブキャッシュを指定する
         • NSレコード：ドメインのネームサーバ名（プライマリ/セカンダリ）を指定する
         • Aレコード：ホスト名とそれに対応するIPv4のIPアドレスを指定する（正引き）
           ホスト名からIPアドレスへの対応を示す
         • AAAA：レコード：ホスト名とそれに対応するIPv6のIPアドレスを指定する（正引き）
         • PTRレコード：IPアドレスとそれに対応するホスト名を指定する（逆引き）
         • CNAMEレコード：ホストの別名（エイリアス）を指定する
         • MXレコード：ドメインのメールサーバ名を指定する
         • TXTレコード：ホストの情報やスパム対策のための送信ドメインの認証情報を記述する
       • DNSの権限委譲によってサブドメインを作成する
         • ゾーンファイルに定義する
         • 必要に応じて自由に作成でき、JPRSなどへの届け出は不要
         • 親ドメインのゾーンファイルに対してサブドメインのDNSサーバに関するNSレコード、Aレコードを記述する
         • サブドメインのゾーンファイルに対してサブドメインのDNSサーバに関するNSレコードを記述する
         • サブドメインに属するホストは親ドメインとは異なるサブネットワークに切り分ける必要はない
       • DNSラウンドロビン
         1つのホスト名に対して複数のIPアドレスを割り当てる機能
         複数のサーバによる負荷分散を行う
         DNSサーバのゾーンファイルにラウンドロビンさせるサーバの数だけAレコードを記述する
       • ダイナミックDNS
         • IXFR ( incremental zone transfer )
           変更されたレコード情報だけをゾーン転送する機能
         • DNS NOTIFY
           ダイナミックDNSにおいて、プライマリDNSサーバからセカンダリDNSサーバにゾーン情報の変更が合った旨を通知することによって、リフレッシュ時間の経過を待たずにセカンダリDNSサーバからプライマリDNSサーバへゾーン転送を要求させる機能
     • SIPサーバ
       IP電話を実現するために、一般の電話サービスが持つ基本的な呼制御機能のほか、着信機能、転送機能、発信し番号通知機能などを実現する装置
       ユーザエージェント相互間で、音声や映像などのマルチメディア通信のセションの確立、変更、切断を行う
     • FTPサーバ
       社内からのアクセス時は特に制限を設けず、外部からのアクセス時にはgetコマンドだけを使えるようにするため、アプリケーションレベルゲートウェイによりFTPのgetコマンド実行のみを許可する
     • プロキシサーバ
       • プロキシサーバを導入した場合、クライアント側にもそれを利用する設定が必要となることがある
       • プロキシサーバを利用するとここのユーザ情報が分からなくなり匿名性が高くなるため、プロキシサーバにアクセスできるホストは適切に制限する
       • 踏み台にされ、なりすましに悪用されないよう注意する必要がある
       • プロキシサーバに負荷がかかりすぎないように、システム構成や運用形態を考慮しなければならない
       • プロキシサーバとインターネットの間にゲートウェイを配置した場合、プロキシサーバをプライベートIPアドレスで運用することになる
2. 回線接続装置
   • IDF ( Intermediate Distributing Frame ； 中間配線盤 )
     本配線盤とアウトレットの間に設置される配線盤
   • スプリッタ
     既存の電話回路を利用したADSLサービスで、ADSLモデムと電話機を接続する装置
   • ダイアルアップルータやブロードバンドルータが、IPマスカレード機能を実現するために管理している情報
     プライベートIPアドレス及びそのポート番号と、グローバルIPアドレス及びそのポート番号の対応
   • ATM交換機
     データとセルと呼ばれる固定長のブロックに分割し、各セルにあて先情報を含むヘッダを付加することによって、種種のデータを統一的に扱う交換機
   • VoIPゲートウェイ
     電話網とIPネットワークの間の中継を行う機器
3. LAN 間接続装置
   • ルータ
     • 複数のLANをOSI基本参照モデルの第3層（ネットワーク層）で接続し、パケットを中継する
     • 伝送媒体やアクセス制御方式の異なるネットワークの接続が可能であり、送信データのIPアドレスを識別し、データの伝送経路を決定する
     • LAN同士やLANとWANを接続して、ネットワーク層での中継処理を行う
     • データの通信経路を制御し、ネットワーク間を中継する
     • 二つのLANセグメントを接続する装置
       LAN同士やLANとWANを接続して、ネットワーク層での中継処理を行う
     • 上位層での中継機能は持たない
     • インターネット接続用ルータのNAT機能
       プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを相互に変換する
     • ネットワーク層での接続を行い、広域網を介してLAN間を接続する場合などに使われる
     • 中継する必要のないデータを識別し、通過を抑止することができる
     • レイヤ3スイッチでIPパケットの中継処理を高速化するために広く用いられている技術・技法
       転送処理をハードウェア化している
     • IPネットワークにおけるルータ
       IPアドレスを利用してパケット転送の経路を選択する
     • ルータがパケットの経路決定に用いる情報
       宛先IPアドレス
     • ルータで接続された二つのセグメント間でのコリジョンの伝搬とブロードキャストフレームの中継
       コリジョンの伝搬：伝搬しない
       ブロードキャストフレームの中継：中継しない
   • ブリッジ
     • 複数のLANを接続するために用いる装置
     • OSI基本参照モデルのデータリンク層以下のプロトコルに基づいてデータを中継する
     • OSI基本参照モデルのデータリンク層において、ネットワーク同士を接続する
     • スイッチングハブと同等の機能を持っている
     • 複数のLANを接続するために用いる装置で、OSI基本参照モデルのデータリンク層のプロトコル情報に基づいてデータを中継する装置
     • スパニングツリー機能
       複数のブリッジ間で情報を交換し合い、ループ発生の検出や障害発生時の迂回ルート決定を行う
     • カットスルー
       パケットのアドレス部分を受信した段階で、宛先のポートにフォワードする仕組み
   • スイッチングハブ（レイヤ2スイッチ）
     • 受信したパケットを、あて先MACアドレスが存在するLANポートだけに転送する
     • MACアドレステーブルの登録情報によって、データフレームをあるポートだけに中継するか、全てのポートに中継するかを判断する
     • CSMA/CD方式のLANで使用されるフレームの蓄積機能、速度変換機能や交換機能をもっている
     • MACアドレスを解析することによって、必要なLANポートにデータを流す
     • リンクアグリケーション
       コンピュータとスイッチングハブ、又は2台のスイッチングハブの間を接続する複数の物理回線を論理的に1本の回線に束ねる技術
       スイッチングハブによる接続で、複数のポートを束ねて一つの論理ポートとして扱う技術
     • スイッチングハブ同士のカスケード接続段数には理論上制限がない
     • スタンドアンドフォワード
       すべてのパケットを受け取ってから送信するため、エラーを排除して正常なデータのみを転送する
     • カットスルー
       パケットの先頭から送信先アドレスまでを読み取り、そのまま送信先に送るため転送による遅延を小さく抑えることができる
     • モディファイドカットスルー
       コリジョン発生の有無を確認できる先頭の64バイトを受信してから転送を始めるため、遅延を抑えつつ効率的な転送が可能になる
     • フレームの蓄積機能、速度変換機能や交換機能をもっている
   • リピータ
     • LAN間をOSI基本参照モデルの物理層で相互に接続する装置
     • LANにおいて、伝送距離を延長するために伝送路の途中でデータの信号波形を増幅・整形して物理層での中継を行う装置
     • LAN間接続装置で同種のセグメント間で信号を増幅することによって伝送距離を延長する
     • 同種のセグメント間で信号を増幅することによって伝送距離を延長する
     • LANにおいて、伝送距離を延長するために伝送路の途中でデータの信号波形を増幅・整形して、物理層での中継を行う装置
   • LANケーブル
     • カテゴリ5EのUTPケーブルは1000BASE-Tで利用される非シールドより対線であり、2本の銅線が4対収められている
     • 10BASE-T
       2対のUTPケーブルを使用し、最大距離は100mである
     • 100BASE-T
       媒体アクセス方式は、10BASE-Tと同じCSMA/CDである
     • 100BASE-TX
       より対線4ペアのうち1ペアを送信、1ペアを受信に使用し、残り2ペアは未使用
     • 1000BASE-T
       カテゴリ5eまたはカテゴリ6のケーブルを使用する
       カテゴリ5又はそれ以上のUTPケーブルを使用する
       4対のUTPケーブルを使用し、最大距離は100mである
       1000BASE-TXと通信方式が異なるためクロスケーブルの結線は異なる
     • 1000BASE-TX
       10BASE-Tと100BASE-TXで使用するクロスケーブルの送信ペアと受信ペアの結線は1000BASE-Tと同じなので、100BASE-TXの機器でも使用できる
     • 1000BASE-LX
       IEEE802.3のCSMA/CD方式のLAN
       シングルモード光ファイバケーブルを使用し、最大距離は5kmである
     • 10GBASE-SR/SW
       マルチモード光ファイバケーブルを使用し、最大距離は400mである
     • バス型配線
       LANのノード（制御装置、端末など）を接続する配線の形態
       同軸ケーブルなどの1本のケーブルに、全ノードが接続される
   • ゲートウェイ
     主に OSI基本参照モデルのトランスポート層以上での中継を行う装置で、異なったプロトコル体系のネットワーク間の接続などに用いられる
     OSI基本参照モデルのトランスポート層からアプリケーション層までの階層で、プロトコル変換を行う
   • OSI基本参照モデルの各層で中継する装置を、物理層で中継する装置、データリンク層で中継する装置、ネットワーク層で中継する装置の順に並べたもの
     リピータ、ブリッジ、ルータ
   • ハブ
     室内で複数のコンピュータを接続するLANを構築するのに必要なもの
4. インターネット接続用ルータのNAT機能
   プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを相互に変換する機能
5. プロミスキャスモード
   ネットワークカードの動作モードの一つで、ネットワークを流れるすべてのパケットを受信して読み込むモード
6. NIC ( ネットワークインタフェースカード )
   PCやインタプリタなどをLANに接続し、通信を行う

ネットワーク管理

1. ネットワーク運用管理
   • SNMPによってルータやコンピュータ、端末など、ネットワークに接続された通信機器をネットワーク経由で監視・制御する
   • 図で示したネットワーク構成において、アプリケーションサーバA上のDBMSのデーモンが異常終了したという事象とその理由を、監視用サーバXで検知するのに有効な手段
     
     アプリケーションサーバAから監視用サーバXへのSNMPトラップ
2. 障害管理
   • ネットワークトラブル事例
     • ダイヤルアップ接続
       ”接続先のコンピュータが応答しません”→パソコンのTCP/IPの設定に誤りがある
     • 電子メール
       ”Returned mail:Host unknown”→＠の後ろに指定するドメイン名の不備
3. 性能管理
4. トラフィック監視

ネットワーク応用

1. インターネット
2. イントラネット
   • 既存の電話機を使用した企業内PBXの内線網を、IPネットワークに統合する接続構成
     　[電話機]　−　[PBX]　−　[VoIPゲートウェイ]　−　[ルータ]　−　[IPネットワーク]
   • ルータ、PBX,VoIPゲートウェイ、VoIPゲートキーパ、内線用のアナログ電話機とIP電話機を混在させる構成
     
   • プロキシ
     社内ネットワークからインターネット接続を行うときに、インターネットへのアクセスを中継し、Webコンテンツをキャッシュすることによってアクセスを高速にする仕組みで、セキュリティ確保にも利用される
3. エクストラネット
4. モバイル通信
5. ネットワークOS
6. 通信サービスの種類・特徴・課金・伝送速度
   • 通信サービスの特徴
     • ベストエフォート型サービス
       網の混雑時のスループットに保証がなく、また送信したパケットが確実に届く保証がない
     • ギャランティー型サービス
       網のスループットを保証する
   • CTI
     • コンピュータがPBXなどと連携して、電話やファックスに対して自動応答したり、適切な着信者に振り分けたりする技術
     • CTI技術を応用したシステム
       販売した製品に関する問い合わせに対応するコールセンタの電話応答システム
   • WHOISデータベース
     ドメイン情報が登録されたデータベース
     インターネットを経由して誰でもアクセスできる
7. 電子メール
   • インターネットを経由して連続して同一宛先に電子メールを送った場合、通信経路が一定ではないので到着順序が変わる事がある
   • MIME
     電子メールで送信できるデータ形式として、テキストだけでなく、画像、音声などの形式も規定している
   • Content-MD5フィールドの用途
     電子メール配信中のデータ損壊の検出
   • 電子メールの送信時には送信内容や状況に応じて、宛先の指定を分ける必要がある
     • 送信先の分類
       • TO
         メールの送信相手を指定する
       • CC
         同報メールを送信する際、TOよりも優先順位は低いが、参考までに内容を確認して欲しい相手を指定する
       • BCC ( Blind Carbon Copy )
         CCと同じ目的で指定するが、メールを受け取った本人以外には、送信されたことが秘匿される
   • 電子メール利用の際の注意点
     • 受信したメールを第三者に転送する際は、その内容と宛先に十分注意し、不用意に情報を流出させることがないようにする
     • メールメッセージの末尾に表示するシグネチャ(署名)には、氏名や所属部署、メールアドレスなどの必要最小限の情報を記載し、自宅住所などの個人情報を必要以上に公開することは避ける
     • 業務で使用しているネットワークでは、業務用として付与されているメールアカウント以外の使用は禁止すべきである
     • プロバイダなどが無償で提供しているメールアカウントについては、セキュリティ対策が万全ではない場合があるため、業務での使用は控える
   • 電子メールを送信する際の受信者への配慮
     • 適切
       • 特別企画のホームページのURLを特定の限られた顧客に知らせるために、アドレスをBccに入れて送信した
     • 不適切
       • 会員から抽出下100名のアドレスを一度に宛先(To)に入れて、会員満足度調査のアンケートを電子メールで送った
       • 自社製品を紹介する大容量の資料を、圧縮せずに電子メールに添付して得意先に送った
       • 製品の質問メールへの回答で、その内容を知ってもらいたい複数の顧客のアドレスをCcに入れて返信した
   • トラブル対応
     • メールサーバのメールボックスの総容量の不足発生を回避する対策
       各利用者のメールボックスの使用量に上限を設ける
     • 電子メールを送信した後に、エラーを通知するメールがメールサーバの管理者だけに送られた原因
       あて先のメールアドレスと差出人のメールアドレスの両方とも誤っている
8. IP電話
   • R値
     IP電話の音声品質を表す指標のうち、ノイズ、エコー、遅延などから算出されるもの
   • ゲートキーパ
     電話番号とIPアドレスの対応を管理することを主たる機能とする装置
   • MOS値
     電話の音声の品質を評価するための手法の1つで、人間の耳で音声の良し悪しを判断するという主観的な測定方法
9. bps
   ネットワークのデータ伝送速度を表す単位

通信プロトコル

1. プロトコルの必要性
2. プロトコルとインタフェース
3. プロトコルスタック

   OSI基本参照モデル（7階層モデル）		TCP/IP		ハードウェア
   第7層	応用層 （アプリケーション層）	アプリケーション層	DHCP,DNS,FTP, IMAP,SMTP,SNMP, TELENET,POP3	ゲートウェイ
   第6層	プレゼンテーション層
   第5層	セション層
   第4層	トランスポート層	トランスポート層	TCP,UDP
   第3層	ネットワーク層	インターネット層	IP	ルータ
   第2層	データリンク層	ネットワーク インタフェース層	ATM,FDDI,PPP, イーサネット,トークンリング	ブリッジ スイッチングハブ
   第1層	物理層			リピータ

OSI基本参照モデル第7層（アプリケーション層）

1. DHCP
   • TCP/IP環境でクライアントからの要求によってアドレスグループから動的に IP アドレスを割り当てることで、IP アドレスの管理が効率化できるプロトコル
   • IPアドレスの設定を自動化するためのプロトコル
   • グローバルIPアドレスであっても使用できるIPアドレスであれば配布できる
   • 複数のDHCPサーバを同一サブネットワーク上に配置することができる
   • 割り当てるIPアドレスには有効期限を設定することができる
   • ユーザ認証機能はないが、MACアドレスを指定する事で、接続できるコンピュータを制限することができる
   • DHCPを用いるネットワーク構成で、ネットワークにルータが用いられている場合リレーエージェントが必要になる
   • クライアントによっては、DHCPサーバの提供する設定情報の一部のみを使用する場合がある
   • IPアドレスが設定されていないコンピュータがIPアドレスをDHCPサーバから取得するための動作
     • 最初の問い合わせでは自分のIPアドレスとして0.0.0.0を使用する
     • ブロードキャストアドレス(255.255.255.255)に対してDHCPDISCOVER要求を出し、その応答によってDHCPサーバを知ることになる
2. HTTP
   • Webサーバとクライアント(Webブラウザなど)がHTML文書などのデータを送受信するのに使われるプロトコル
   • プロキシサーバ経由でインターネットにアクセスすると、ホストとプロキシサーバ間、プロキシサーバとWebサーバ間にHTTPのセッションが確立する
   • http://host.example.co.jp:8080/fileで示されるURLの説明
     http:はプロトコルとしてHTTPを使用して参照することを示している
   • GETメソッドとPOSTメソッド
     GETの実装は必須、POSTはオプション
   • HTTPの認証機能を利用するクライアント側の処理
     ベーシック認証では、利用者IDとパスワードを”：”で連結したものを、BASE64でエンコードし、Authorizationヘッダで指定する
   • HTTPS
     • 電子証明書によるサーバ認証を実現できる
     • HTTPをベースにしたプロトコル
   • cookie（クッキー）
     • アクセスしてきたブラウザに、Webサーバからの情報を一時的に保存する仕組み
     • Webサーバに対するアクセスがどのPCからのものであるかを識別するために、Webサーバの指示によってブラウザにユーザ情報などを保存する仕組みで、Webサーバとブラウザの通信で使用される
     • HTTP通信におけるステートレス問題を解消するために開発された
     • ユーザIDなどのユーザ識別情報を管理するクッキーは、クライアントの再起動後も利用するものなので、クライアントのハードディスクに記録する
     • コネクション間でパラメータの引き渡しのために利用できる
     • 暗号化の機能はないため盗聴などの危険がある
     • secureパラメータによりSSLと組み合わせることができる
     • ブラウザの種類によってはcookieに対応していない場合もある
     • ブラウザ上でcookieの有効/無効を切り替えることができる
     • 有効期限を設定したcookieは永続的cookieと呼ばれる
3. WebDAV
   • HTTPを使って、Webサーバのコンテンツのアップロードや更新を可能にするプロトコル
   • HTTPを拡張したプロトコルを使って、サーバ上のファイルの参照や作成、削除及びバージョン管理が行える
4. TELNET
   • TCP/IPネットワークで利用されるプロトコルで、ホストにリモートログインし、遠隔操作ができる仮想端末機能を提供する
   • パスワード、パスワード認証後の通信は平文で行われる
     • パスワードにワンタイムパスワードを使用することができる
     • 通信内容はSSLやSSHポートフォワーディングによる暗号通信を行うことができる
5. SMTP
   • インターネット上のメールサーバ間で電子メールを転送するときに使用されるプロトコル
   • 利用者のパソコンから電子メールを送信するときや、メールサーバ間で電子メールを転送するときに使われる
   • メールの転送のみを行うプロトコルのため、メールの本文を受信することはできない
6. POP3
   • 電子メールシステムで使用されるプロトコル
   • メールサーバのメールボックスからメールを取り出すときに使用するプロトコル
   • メール送受信
     
7. SNMP
   • TCP/IPネットワークにおいて、ルータやコンピュータ、端末など、ネットワークに接続された通信機器をネットワーク経由で監視・制御するためのプロトコル
   • TCP/IPの環境で使用されるプロトコルのうち、構成機器や障害時の情報収集を行うために使用されるネットワーク管理プロトコル
   • 構成機器や障害時の情報収集を行い、LANのネットワーク利用率の把握、ハードウェアが稼働しているかの監視、サーバのメモリやCPUの利用率が一定以上になったら警告するなどの機能がある
   • UDPを用いて実装されている
   • ASN.1
     通信プロトコルで使用するデータ形式を記述するための記法であって、SNMPのパケットの符号化に利用される
   • SNMPエージェント
     • 管理情報をMIBと呼ばれるデータベースを持っている
     • MIBを持っていない機器をエージェントとして管理することはできない
   • SNMPマネージャ
     • SNMPエージェントのMIBの管理項目を事前に保持しておく必要がある
   • MIB
     • 管理項目にユニークなOIDを割り当て、それを階層構造で管理している
     • 標準MIBはTCP/IPネットワークに接続される機器が標準的に保持するべきMIBとして定義されている
     • 拡張MIBは機器ベンダにより規定される
   • trap
     • 異常や事象の発生を自発的にエージェント自身がマネージャに知らせるために使用するメッセージタイプ
     • ネットワーク管理プロトコルであるSNMPバージョン1のメッセージタイプのうち、事象の発生をエージェント自身が自発的にマネージャに知らせるために使用するもの
   • MRTG ( Multi Router Traffic Grapher )
     • SNMPを使用してネットワーク利用率、ホスト間でやりとりされたパケット、CPUの使用率、ディスクの空き容量などの情報を収集しグラフ化するアプリケーション
     • 暗号化パケットの比率は収集できない
8. FTP
   • TCP/IPネットワークにおいて、TCPを使用するアプリケーション
   • 1台のクライアントと1台のサーバ間でのFTPを用いたファイル転送では、データ転送用と制御用の二つのコネクションを用いてデータ転送を行うため、データ転送中でも制御コマンドを送信することが可能
   • activeモード
     TCP20番ポートを使用してデータ転送用コネクションを確立する
   • passiveモード
     コネクションを確立するたびに任意のポートを使用する
   • chroot環境
     ログインしたユーザのホームディレクトリがルートディレクトリとして参照される
9. NTP ( Network Time Protocol ) / NTP3
   • TCP/IP環境（インターネット）において、タイムサーバの時刻を基に複数のノード(ネットワークに接続されている機器間)における時刻の同期を図るためのプロトコル
   • タイムサーバを利用して、ネットワーク上の各PCの時刻を合わせる
   • ネットワークに接続されている機器間で時刻を同期させる
   • SNTP(Simple NTP)
     NTPから一部の機能を省略したもの
10. IMAP4
    • 電子メールシステムにおいて、利用者端末がサーバから電子メールを受信するために使用するプロトコルで、選択したメールだけを利用者端末へ転送する機能、サーバ上のメールを検索する機能、メールのヘッダだけを取り出す機能などを持つ
11. DNS
    • インターネットに接続された機器のホスト名とIPアドレスを対応させるシステム
    • インターネット上のDNSサーバは階層化されており、ある名前の問い合わせが解決できない場合は、上位のDNSサーバに問い合わせて結果を得ることができる
    • ダイナミックDNS(DNS UPDATE)
      PCのIPアドレスが変わっても、そのPCには同じホスト名でアクセスできる
    • DNSでのホスト名とIPアドレスの対応付け
      一つのホスト名に複数のIPアドレスを対応させることも、複数のホスト名に同一のIPアドレスを対応させることも出来る
12. SIP
    ユーザエージェント相互間で、音声や映像などのマルチメディア通信のセッションの確立、変更、切断を行う
    VoIPにおいて、ユーザエージェント間のセッションの確立、変更、切断を行うプロトコル
13. NNTP ( Network News Transfer Protocol )
    インターネット上のNetNewsでメッセージ転送に用いられるプロトコル

OSI基本参照モデル第6層（プレゼンテーション層）

1. MIME ( Multipuropose Internet Mail Extensions )
   • インターネットにおける電子メールの規約で、メッセージヘッダの拡張を行い、テキストだけでなく、音声、画像などのマルチメディア情報も扱えるようにしたもの
   • あて先（To）フィールド中に日本語の文字を用いる場合にはMIMEの機能が必要となる
   • 画像ファイルなどの添付ファイルを電子メールで送る方法
   • TCP/IPを利用している環境で、電子メールに画像データなどを添付するための規格
   • インターネットにおける電子メールの規約で、ヘッダフィールドの拡張を行い、テキストだけでなく、音声、画像なども扱えるようにしたもの

OSI基本参照モデル第5層（セション層）

1. セション層
   • OSI基本参照モデルにおいて、アプリケーションプロセス間での会話を構成し、同期をとり、データ交換を管理するために必要な手段を提供する層
   • アプリケーションプロセス間での会話を構成し、同期をとり、また、データ交換を管理するために必要な手段を提供する

OSI基本参照モデル第4層（トランスポート層）

1. トランスポート層
   • 伝送をつかさどる各種通信網の品質の差を補完し、透過的なデータ転送を行う
2. TCP
   • IPの上位プロトコルとして、コネクションレスのデータグラム通信を実現し、信頼性のための確認応答や順序制御などの機能を持つプロトコル
   • TCP/IPのネットワークにおいて、TCPのコネクションを識別するために、あて先IPアドレス、あて先TCPポート番号、送信元IPアドレス、送信元TCPポート番号が必要となる
   • TCPコネクションが設定される場所
     クライアントとプロキシサーバの間、プロキシサーバとWebサーバの間
     
   • TCPのコネクション確立方式である3ウェイハンドシェイク
     
   • クライアントとサーバ間で3ウェイハンドシェイクを使用し、次の順序でTCPセッションを確立するとき、サーバから送信されたSYN/ACKパケットのシーケンスと確認応答番号

     順序	パケット	パケットの送信方向	シーケンス番号	確認応答番号
     1	SYN	クライアントからサーバ	11111	なし
     2	SYN/ACK	サーバからクライアント	22222	11112
     3	ACK	クライアントからサーバ	11112	22223

   • TCPセッション処理
     サーバに処理途中のTCPヘッダなどのセッション情報を保存しておいて、クライアントから受信したACKに含まれる確認応答番号とセッション情報を比較することで正しいセッションであることを確認する
   • 全二重のストリームサービスであり、データ転送の前に双方の間でコネクションを確立しなければならない
   • ヘッダフィールドに含まれる情報
     シーケンス番号
     あて先ポート番号
   • TCPのフロー制御
     確認応答がない場合は再送処理によってデータ回復を行う
   • TCPのデータ転送
     順序信号は送信データストリーム中のセグメントのオクテット位置を示し、0〜(2^31)-1の値をとる
   • TCP/IPのポート番号によって識別されるもの
     通信相手のアプリケーションソフトウェア
   • ウインドウサイズ
     • TCPを使用したデータ転送におけるネットワークのフロー制御の一つ
     • 受信ノードからの確認応答を待たずに、連続して送信することが可能なオクテット数（メッセージ）の最大値
     • 応答確認のあったブロック数だけウインドウをずらすことによって、複数のデータをまとめて送ることができる
     • 受信側からの確認応答を待たずに、データを続けて送信できるかどうかの判断に使用される
   • SYNクッキー
     • サーバが生成するシーケンス番号に、TCPヘッダの内容をハッシュした値などの該当するセッションに関する情報を埋め込むことでセッションの正当性を確認する
     • クライアントからSYNを受けた段階ではTCPソケットをオープンしない。その後のACKの中に含まれる確認応答番号を計算し、正しいセッションである事を確認するか、アプリケーションデータが来てからコネクションメモリを展開する
     • SYNアタックの中でも、特にSYN、SYN-ACK、ACKまで完了していながらアプリケーションレベルのデータを一向に送信してこないような”コネクション完了型”のアタックに対しては、SYNクッキーによる防御法が有効
3. UDP
   • コネクションレス型のプロトコル
   • IPの上位プロトコルとして、コネクションレスのデータグラム通信を実現し、信頼性のための確認応答や順序制御などの機能を持たないプロトコル
   • ポート番号を使用してアプリケーションやサービスを識別する
   • チェックサムを用いて、データの破損を確認することができる
   • ヘッダフィールドはシーケンス番号をもたないため、正しい順序でパケットが再構成される保証がない
4. RSVP ( Resource reSerVation Protocol )
   • IPネットワークにおいて、ホスト間通信の伝送帯域を管理するためのプロトコル
   • ネットワーク資源の予約を行い、ノード間でのマルチメディア情報のリアルタイム通信を実現する
5. RTP ( Real-time Transport Protocol )
   音声や動画などのデータストリームをリアルタイムに配送するためのデータ転送プロトコル

OSI基本参照モデル第3層（ネットワーク層）

1. ネットワーク層
   • 通信の経路選択機能や中継機能を果たす
   • 一つまたは複数の通信網を中継し、エンドシステム間のデータ転送を行う
   • エンドシステム間のデータ伝送を実現するために、ルーティングや中継などを行う
2. IP
   • Pv4
     • IPアドレスは32ビットであり、クラスA、クラスB及びクラスCのアドレスフィールドは、ネットワークアドレス部とホストアドレス部とに分かれる

       アドレスクラス	開始ビット	ネットワーク部	ホスト部
       A	0	7ビット	24ビット
       B	10	14ビット	16ビット
       C	110	21ビット	8ビット
       D	1110	マルチキャストグループID

     • サブネットワーク
       • ホストアドレス部の情報を分割し、複数のより小さいネットワークを形成するために使用する
       • IPアドレスのネットワーク部とホスト部を識別するための数値で、ネットワーク部に「1」、ホスト部に「0」を並べた形式で表現する
       • ネットワークアドレスとホストアドレスの規定のうち、ホストアドレスのフィールドをさらに分割して使用する
       • TCP/IPのクラスBのIPアドレスをもつ一つ一つのネットワークに、割り当てることができるアドレス数
         65,534個
       • クラスCのプライベートIPアドレスとして利用できる範囲
         192.168.0.0 〜 192.168.255.255
       • クラスCのIPアドレスで、サブネットマスクを255.255.255.252としたとき、同一サブネット内で設定可能なホストアドレスの数は2個
     • マルチキャスト
       マルチキャストアドレスには、クラスDのアドレス（224.0.0.0 〜 239.255.255.255）を使用し、送信者はこの範囲を宛先として送信し、受信者はマルチキャストグループのメンバーであることをマルチキャストサーバに登録する
     • ブロードキャストアドレス
       サブネットワークのホスト部がすべて1のアドレスで、サブネットワーク内のすべてのホストを示すアドレス
     • リミテッドブロードキャスト
       宛先IPアドレス255.255.255.255
       同一LANセグメント上へのブロードキャストに使用する
       このパケットはルータで破棄されるため、ほかのネットワークへは転送されない
     • ループバックアドレス
       自分自身を表す仮想的なIPアドレス
       127.0.0.1 〜 127.255.255.254の範囲
       同一ネットワーク内のホストのループバックIPアドレスは同一である必要はない
     • CDIR
       IPv4のアドレス割当てを行う際に、クラスA〜Cといった区分にとらわれずに、ネットワークアドレス部とホストアドレス部を任意のブロック単位に区切り、IPアドレスを無駄なく効率的に割り当てる方式
     • 生存時間 （ TTL ）
       IPv4のIPヘッダに含まれる情報
     • IPv4ネットワークにおいて、IPヘッダ、TCPヘッダ、UDPヘッダのチェックサムフィールド
       IPヘッダのチェックサムの対象はヘッダ部分だけであるが、TCPヘッダ及びUDPヘッダのチェックサムの対象はデータ部分も含む
   • IPv6
     • インターネットの急速な普及によって起きるIPアドレス不足の解消のためアドレス空間として128ビットを割り当てている
     • IPアドレスのビット長がIPv4の4倍あり、心配されていたIPアドレスの枯渇が回避できると期待されている
     • IPレベルのセキュリティ機能(IPsec)である認証と改ざん検出機能がサポート必須となり、パケットを暗号化したり送信元を認証したりすることができる
     • 上位64ビットはプリフィックスと呼ばれネットワークの識別子として使われる
     • IPアドレスを端末に自動設定することが可能である
       • IPv6の設定方法
         • 手動設定
         • ステートフルアドレス自動設定(DHCPv6)
           DHCPv6サーバから自動的にIPv6アドレスを取得する
         • ステートレスアドレス自動設定
           ルータから渡されるネットワークアドレスと自身のNICのMACアドレスを元にIPv6アドレスを生成する
     • マルチキャストアドレスのプレフィックス
       FF00::8
     • 拡張ヘッダを利用することによって実現できるセキュリティ機能
       暗号化機能
     • IPv4から仕様変更された内容
       IPレベルのセキュリティ機能(IPsec)である認証と改ざん検出機能がサポート必須となり、パケットを暗号化したり送信元を認証したりすることができる
   • IPv4とIPv6の混在環境
     • 同一LANセグメント内でIPv4による通信とIPv6による通信を混在させることができる
     • IPv4のネットワーク環境ではIPv6パケットをIPv4パケットでカプセル化して送信する
     • IPv4でIPv6パケットをカプセル化して送ることを示すために、プロトコル識別子にIPv6のペイロードタイプを指定する
   • IPマスカレード機能
     ダイヤルアップルータやブロードバンドルータは、プライベートIPアドレスおよびそのポート番号と、グローバルIPアドレスおよびそのポート番号を管理している
   • IPマルチキャスト
     TCP/IPネットワークにおいて、コンサート中継の配信などのように、多数の通信相手に同じ情報を効率的に配信するための方法
   • IPアドレスの決め方
     ISPに申請して取得する
   • プライベートIPアドレスは、同一社内などのローカルなネットワーク内であれば自由に使ってよい
   • IPv4からIPv6への移行
     • IPアドレス（ネットワーク層）を使用するものについて変更が必要となる
     • 変更が必要なもの
       • ホスト
       • ルータ
     • 変更が不要なもの
       • LANケーブル（物理層）
       • リピータハブ（物理層）
       • スイッチングハブ（データリンク層）
   • サブネットマスクが255.255.255.0である4つのネットワーク
     192.168.32.0
     192.168.33.0
     192.168.34.0
     192.168.35.0
     を、CIDRを使ってスーパーネット化した時、ネットワーク番号とサブネットマスクの組み合わせ
     ネットワーク番号：192.168.32.0
     サブネットマスク：255.255.252.0
   • IPv4とIPv6の両方にある機能
     一つのパケットで複数のノードにデータを配送するマルチキャスト
3. IPsec ( IP Securitu Protocol )
   • インターネットVPNを実現するために用いられるネットワーク層(IP層)のトンネリングプロトコル技術で、ESP(Encapsulating Security Payload：暗号ペイロード)や、AH(Authentication Header：認証ヘッダ)、IKE（Internet Key Exchange：自動鍵交換）などのプロトコルを含む
   • PCからサーバに対し、IPv6を利用した通信を行う場合、ネットワーク層で暗号化を行うのに利用する
   • メッセージの暗号化とともに、パケットの改ざんの検出も行うことができる
   • 暗号パケットを交換する前に、暗号化の方式や鍵の交換方法などを自動的にネゴシエーションすることができる
   • トランスポートモード
     • ゲートウェイ間の通信経路上だけではなく、発信側システムと受信側システムとの間の全経路上でメッセージが暗号化される
     • カプセル化する部分をユーザが選択することはできない
     • トンネルモードとトランスポートモードでは、カプセル化する部分が異なる
     • IPパケットのデータ部分のみをカプセル化し、IPヘッダはそのまま使用する
     • ゲートウェイ間の通信経路上だけではなく、送信ホストと受信ホストとの間の全経路上でメッセージが暗号化される
   • トンネルモード
     • IPパケットを新しいIPヘッダでカプセル化し、送信元ゲートウェイにおいてカプセル化と暗号化を行い、送信先ゲートウェイにおいて脱カプセル化と復号の処理を行う
     • 元のヘッダまで含めて暗号化される
   • AH
     データの暗号化は行わず、SPI、シーケンス番号、認証データを用い、完全性の確保と認証を行う
   • ESPトンネルモードの電文中では、オリジナルIPヘッダからESPトレーラまでが暗号化されている
     [トンネル用IPヘッダ][ESPヘッダ][オリジナルIPヘッダ][TCPヘッダ][データ][ESPトレーラ][ESP認証データ]
4. ICMP ( Internet Control Message Protocol )
   • TCP/IPで接続されたコンピュータやネットワーク機器間で、互いの状態を確認するために用いられるプロトコルで、pingで使われる
     • ping
       TCP/IPネットワークにおいて、ネットワークの疎通確認に使われるもの
   • 送信元ホストへのIPパケット送信エラー報告などの制御メッセージを通知する
   • DMZ上のコンピュータがインターネットからのpingに応答しないようにファイアウォールのセキュリティルールを定める場合には通過禁止対象となる
   • IPv4におけるICMPのメッセージ
     • Redirect
       転送されてきたデータグラムを受信したルータが、そのネットワークの最適なルータを送信元に通知して経路の変更を要請するには、を使用する
     • ICMP_UNREACH_SRCFAIL
       送信元が設定したソースルーティングが失敗した場合にICMP_UNREACH_SRCFAILを返す
     • Fragment Reassembly Time Exceeded
       フラグメントの再組立て中にタイムアウトが発生した場合は、データグラムを破棄してからFragment Reassembly Time Exceededを返す
     • Source Quench
       ルータでメッセージを転送する際に、受信側のバッファがあふれた場合にはSource Quenchを送り、送信ホストに送信を抑制することを促す
     • Echo Reply
       エコー応答
     • Parameter Problem
       パラメーターに問題があったとき返す
     • Time Exceeded
       時間超過
5. ARP （ Address Resolution Protocol ）
   • IPアドレスからMACアドレスを得るプロトコル
   • TCP/IPネットワークにおける、ARP要求パケットとARP応答パケットの種類の組み合わせ(ここで、ARPキャッシュに保持するエントリの有効性を確認する場合は除く)
     ARP要求パケット：ブロードキャスト
     ARP応答パケット：ユニキャスト
6. RARP （ Reverse Address Resolution Protocol ）
   • MACアドレスからIPアドレスを求めるプロトコル
   • 電源オフ時にIPアドレスを保持することができない装置が、電源オン時に自装置のMACアドレスから自装置に割り当てられているIPアドレスを知るために用いるデータリンク層のプロトコルで、ブロードキャストを利用する
   • MACアドレスを基にIPアドレスを問い合わせるプロトコル
7. BGP
   • インターネットにおいてAS ( Autonomous System ； 自律システム )間の経路情報に用いられる
   • BGP-4
     • IPネットワークのルーティングプロトコル
     • 自律システム：単一のルーティングポリシーによって管理されるネットワーク
     • 自律システム間を接続するルーティングプロトコルとして規定され、経路が変化したときだけその差分を送信する
     • 自律システム間で経路情報に負荷されたパス属性を使用し、ポリシに基づいて経路を選択するパススペクタ方式のプロトコル
     • BGPルータはAS内の全てのBGPルータとの間でIBGPセッションを張る必要がある。この時に生じるスケーラビリティ問題を回避するための方法
       ルートリフレクション
     • AS
       同一の管理ポリシによって管理されるネットワーク群であり、2オクテット又は4オクテットのAS番号によって識別される
8. RIP ( Routing Information Protocol )
   • ネットワーク内でルータなどの制御機器が経路情報を相互に交換するためのプロトコル
   • RIP2
     認証機構のないRIPに認証機構を追加したもので、更新情報のメッセージごとに認証ができる
9. OSPF
   • IPネットワークのルーティングプロトコルの一つ
   • RIPの後継として作られた
   • ネットワークを、エリアと呼ぶ単位に分割し、エリア間をバックボーンで結ぶ形態を採り、回線速度などを考慮した最小コストルーティングのプロトコルである
   • 経路選択方式は、エリアの概念を取り入れたリンク状態方式
   • OSPFv2のLSAに関する作成と伝搬
     • Network-LSA：エリア内の全ルータが作成し、エリア内部だけに伝搬される
     • AS-External-LSA：エリア境界ルータが作成し、ASの外部だけに伝搬される
     • Router-LSA：エリア内の全ルータが作成し、エリア内部だけに伝搬される
     • Summary-LSA：AS境界ルータが作成し、エリア外部だけに伝搬される
   • OSPFを使用するルータa〜iのネットワーク構成を示す。拠点1と拠点3の通信はWAN1を、拠点2と拠点3の間の通信はWAN2を通過するようにした。xとyに設定するコスト(図中の数字はOSPFコスト)
     
     ｘ：30
     ｙ：30
10. IGMP ( Internet Group Management Protocol )
    ホストがマルチキャストグループへの参加や離脱を通知したり、ルータがマルチキャストグループへ参加しているホスト有無をチェックするときに使用するプロトコル

OSI基本参照モデル第2層（データリンク層）

1. PPP
   • WANを介して二つのノードをダイヤルアップ接続するときに使用されるプロトコルで、リンク制御やエラー処理機能をもつ
   • リンク確立フェーズの後に認証プロトコルを実行することができる
   • 電話回線を通じてコンピュータをネットワークに接続するダイヤルアップ接続でよく使われる2点間を接続する通信プロトコルで認証機能や圧縮機能をもつが暗号化機能は持たない
   • LCPとNCPからより構成される
     • LCP
       通信を確立するために通信速度やデータサイズを決め、通信確率後に通信状況の監視を行う
     • NCP
       よりネットワークアドレスの割り当て、IPCPによりIPアドレスの割り当てを行う
       NCPはルーティングテーブルの交換は行わない
   • CHAP
     PPPのリンク確立後、一定の周期でチャレンジメッセージを送り、それに対して相手がハッシュ関数による計算で得た値を送信することでユーザ認証を繰り返すプロトコル
     PPPのリンク確率後、チャレンジメッセージを繰り返し送ることが出来、それに対して相手がハッシュ関数による計算で得た値を返信するこのようにして相手を認証するプロトコル
   • PPPoE
     シリアル回線で使用するものと同じデータリンクのコネクション確立やデータ転送を、LAN上で実現するプロトコル
2. SLIP ( Serial Line Internet Protocol )
   TCP/IPネットワークにシリアル回線（電話回線など）を通じて一時的に接続するためのプロトコル
3. イーサネット（IEEE 802.3）
   • CSMA/CD方式によるLANのアクセス方式の標準
     • トークンパッシング方式
       • トークンリング方式のLAN
         データを送信するノードは、まず送信権を獲得しなければならない
         各ノードを環状に接続して、送信権を制御するための特殊なフレームを巡回させ、これを受け取ったノードだけが送信を行う
       • トークンバス
         各ノードに論理的な順位付けを行い、送信権を順次受け渡し、これを受け取ったノードだけが送信を行う
   • 広域イーサネット
     通信事業者が提供する網のうち、LANで使用するインタフェースをそのままユーザ網インタフェースとし、ユーザごとに閉域性を確保したもの
   • 10Gビットイーサネット(IEEE 802.3ae)の特徴
     SONET/SDHとの相互接続性をもつ
4. スパニングツリープロトコル
   イーサネットのレイヤ2で使用されるプロトコルで、ネットワークを冗長化させる際にループの発生を防ぐもの

OSI基本参照モデル第1層（物理層）

1. V.24
   端末とアナログモデム間の制御信号の規定など、物理層のインタフェースを規定している規格

その他

1. NAPT （ Network Address and Port Translation ； IPマスカレード ）
   • TCP、UDPのポート番号を識別し、プライベートアドレスとグローバルアドレスの対応関係を管理することによって、プライベートアドレスを使用するLANの複数の端末が、ひとつのグローバルアドレスを共用して複数のホストが同時にインターネットにアクセスする仕組み
   • プライベートIPアドレスとポート番号の組み合わせと、グローバルIPアドレスとポート番号の組み合わせとの変換を行う
   • LAN側のアクセスを区別するためにIPアドレスとMACアドレスの組み合わせを用いる
   • ダイヤルアップルータやブロードバンドルータが、IPマスカレード機能（NATP）を実現するために管理している情報
     プライベートIPアドレス及びそのポート番号と、グローバルIPアドレス及びそのポート番号との対応
   • PCがNAPT（IPマスカレード）機能を有効にしているルータを経由してインターネットに接続されているとき、PCからインターネットに送出されるパケットのTCPとIPヘッダのうち、送信元のポート番号と送信元のIPアドレスがルータを経由する際に書き換えられる
   • LANに接続されている複数のPCをHTTHを使ってインターネットに接続するシステムがあり、装置AのWAN側インタフェースには1個のグローバルIPアドレスが割り当てられているとき、この1個のグローバルIPアドレスを使って複数のPCがインターネットを利用するのに必要となる装置
   • 一つのグローバルIPアドレスを使って複数のホストが同時にインターネットにアクセスできるようにする仕組み
   • プライベートIPアドレスの複数の端末が、一つのグローバルIPアドレスを使ってインターネット接続を利用する仕組みを実現するもの
2. OSI基本参照モデルにおける管理機能
   • 会計管理
     ネットワーク資源の使用状況に関する情報を収集、蓄積し、利用者ごとに集計することを目的としたもの
3. MTU ( Maximum Transfer Unit )
   • データリンク層の最大データ転送単位
   • ネットワークで送信可能なパケットの最大サイズ
   • プロトコルごとに決められており、その範囲内で変更可能
     例）イーサネット1500バイト、FDDI4352バイト
   • フラグメント化されたパケットの再構成にはIPヘッダを用いる
4. MSS ( Maximum Segment Size )
   MTUからIPヘッダとTCPヘッダを取り除いたもの
   TCPのデータ転送単位
5. ルーティングプロトコル
   必要な情報の収集を行い、ダイナミックルーティングを実現する
6. コリジョンセグメント
   • コリジョン
     同一経路上の複数のノードからほぼ同時にパケットを送信し、伝送媒体上で衝突して正しく送信できない状態の事
   • コリジョンが発生する同一の転送経路の範囲
   • 送信しようとするホストが多いほどコリジョンが発生する可能性が大きくなる
   • ルータ、スイッチングハブによっていコリジョンセグメントを分割することができる
7. ポート番号
   • ファイル転送や電子メールなどのアプリケーションごとの情報の出入口を示す値
   • TCP及びUDPのプロトコル処理において、通信相手のアプリケーションを識別するために使用するもの
   • WebブラウザでURLにhttps://ftp.example.jp/index.cgi?port=123と指定したときに、Webブラウザが接続しにいくサーバのTCPポート番号
     443(https)
     "index.cgi?port=123"はパス名でありTCPポート番号とは無関係
8. VRRP
   同一のLANに接続された複数のルータを、仮想的に1台のルータとして見えるようにして冗長構成を実現するプロトコル
9. RSTP ( Rapid Spanning Tree Protocol )
   ネットワークに障害が発生した際、あらかじめ用意した経路に自動的に切り替えるためのプロトコル
10. リバースプロキシ
    Webサーバを使ったシステムにおいて、インターネットから受け取ったリクエストをWebサーバに中継する仕組み
11. フォワードプロキシ(プロキシ)
    内部ネットワークのコンピュータに代わって、インターネットとの接続を行なうコンピュータ
12. プロキシARP
    別のホストのためにARPを仲介する機能
13. SDP ( Session Description Protocol )
    音声、映像などのメディアの種類、データ通信のためのプロトコル、使用するポート番号などを記述する
14. Webサービス
    • UDDI (Universal Description Discovery and Integration)
      Webサービスなどの情報についてのレジストリの仕様
      利用者が必要とするサービスの一覧を提供している
    • WSCI (Web Service Chorepgraphy Interface)
      Webサービスが他のサービスと相互に作用する際のメッセージフローを記述するための言語
      WSDLとともに使用することが可能
    • WSDL (Web Service Description Interface)
      W3Cが策定した、Webサービスのインタフェースを記述するための言語
    • SOAP
      Webサービスの基盤技術
      送受信するデータは、エンベロープ（封筒）の中にヘッダとボディ（本体）を含む階層構造になっており、XMLで記述されている
      他のコンピュータ上にあるデータやサービスを呼び出すためのプロトコルで、メッセージ記述がXMLのヘッダとボディで構成されている
      Webサービスの送受信プログラム間で、XML形式のメッセージを受け渡す
    • REST（ Representational State Transfer ）
      webサービスを利用する方式の一つ
      標準的なプロトコルであるHTTPを利用し、シンプルな構文で記述できる
15. VoIP
    音声データをパケット化し、リアルタイムに送受信する技術