ネットワーク基礎

■INDEX ● イントロダクション ○ 本講義の到達目標 ○ 講義の進め方 ● 座学 ○ ネットワークとは ○ TCP/IP ○ Ethernet LAN ○ IPv4 ○ IPルーティング ● 確認問題

■本講義の到達目標 現代のコンピューターネットワーク技術における、基礎的でかつ重要な概念を理解すること。

■講義の進め方 ● 下記サイトのコンテンツをベースに解説していきます。 ○ http://www.infraexpert.com/study/ ○ この講義では「コンピュータネットワーク」を単に「ネットワーク」と略称します。 ● 補足説明が必要な個所は別途スライドで解説します。 ● 座学の後に時間が余れば確認問題を予定しております。

■ネットワークとは http://www.infraexpert.com/study/networking.html ● スタンドアローンとネットワーク ● ネットワークの分類 ● プロトコル ● OSI参照モデル ● ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト

補足資料① - スタンドアローンとネットワーク ● スタンドアローン ○ メリット ■ ネットワークに接続されていないため、遠隔からの攻撃による情報漏洩等のリスクがなく、セ キュリティが高い ○ デメリット ■ 対象のコンピュータからデータを取得したいときに、直接足を運んでアクセスする必要がある →いわゆるスニーカーネット（スニーカーを履いた人がデータを運ぶ） ■ データの共有ができない

■TCP/IP http://www.infraexpert.com/study/study15.html ● TCP/IPとは ● TCP/IPの階層モデル ● 各種プロトコル ○ IP ○ ARP ○ TCP/UDP ○ DNS ○ HTTP ○ DHCP ○ ICMP

補足資料② - TCP/IPとは 【NIC(Network Interface Card)】 ネットワークカード。コンピュータを有線で LANに接続するときに使用するハードウェア。 【デバイスドライバ】 コンピュータに接続されているハードウェアを OSが制御できるようにするためのソフトウェア。 OSと ハードウェアの仲介をする。

補足資料③ - 各種プロトコル - IP ■TTLの必要性 ルーティングテーブル設定の誤設定等により、パケットがネットワーク上で無限ループすることを防止するた めに、あらかじめ送信側で転送回数を制限しておく必要がある。 ■TTLの注意点 宛先ネットワークまでの距離が遠い (経由するルータが多い)場合は、値を大きめに設定しておかないと、宛 先まで到達できない可能性がある。 TTLのデフォルト値はOS毎に異なり、一般に、Windowsは128、Linux は64といわれる。

■Ethernet LAN http://www.infraexpert.com/study/study13.html ● Ethernetとは ● イーサネットフレーム & MACアドレス

■IPv4 http://www.infraexpert.com/study/study12.html ● IPアドレスとは ● ネットワークアドレス＆ブロードキャストアドレス ● グローバルIPアドレス＆プライベートIPアドレス ● サブネットマスク＆サブネット

■IPルーティング http://www.infraexpert.com/study/study19.html ● ルーティング ● ルート情報の追加方法 ● スタティックルーティング ● ダイナミックルーティング

■確認問題① 次のA～Fの役割を担うOSI参照モデルの層を、選択肢から選んでください。 A. コンピュータ間のデータ転送の信頼性を確保する B. 直接的に接続されたコンピュータ間の通信のための規定 C. アプリケーションごとの固有の規定 D. 文字コード等のデータの表現形式の規定 E. ビット列(0か1か)を電気信号に変換するための規定 F. ネットワーク間のエンドツーエンドのための通信のための規定 ①アプリケーション層 ②プレゼンテーション層 ③セッション層 ④トランスポート層 ⑤ネットワーク層 ⑥データリンク層 ⑦物理層

■確認問題① - 解答 次のA～Fの役割を担うOSI参照モデルの層を、選択肢から選んでください。 A. コンピュータ間のデータ転送の信頼性を確保する →④ B. 直接的に接続されたコンピュータ間の通信のための規定 →⑥ C. アプリケーションごとの固有の規定 →① D. 文字コード等のデータの表現形式の規定 →② E. ビット列(0か1か)を電気信号に変換するための規定 →⑦ F. ネットワーク間のエンドツーエンドのための通信のための規定 →⑤ ①アプリケーション層 ②プレゼンテーション層 ③セッション層 ④トランスポート層 ⑤ネットワーク層 ⑥データリンク層 ⑦物理層

■確認問題② 以下の文章のうち、ARPの説明としての正しい文章はどれですか。 1. IPアドレスからMACアドレスを知るための仕組み 2. ARPリクエストを受け取ったルータは、ネクストホップルータに転送する。 3. ARPで取得したMACアドレスは一定期間キャッシュされる 4. 外部ネットワークにあるホストと通信する必要があるとき、 ARPリクエストはデフォルトゲートウェイに送 信される 5. ARPリクエストのIPヘッダ中には、宛先IPアドレスのフィールドには255.255.255.255が指定される

■確認問題② - 解答 以下の文章のうち、ARPの説明としての正しい文章はどれですか。 1. IPアドレスからMACアドレスを知るための仕組み 2. ARPリクエストを受け取ったルータは、ネクストホップルータに転送する。 3. ARPで取得したMACアドレスは一定期間キャッシュされる 4. 外部ネットワークにあるホストと通信する必要があるとき、 ARPリクエストはデフォルトゲートウェイに送 信される 5. ARPリクエストのIPヘッダ中には、宛先IPアドレスのフィールドには255.255.255.255が指定される 正解：1、3

■確認問題③ 以下のDHCPメッセージを、DHCPサーバからDHCPクライアントがIPを取得する際の順番に並べてください。 また、それぞれのメッセージがブロードキャスト通信かユニキャスト通信かを回答してください。 ● DHCP OFFER ● DHCP ACK ● DHCP DISCOVER ● DHCP REQUEST

■確認問題③ - 解答 以下のDHCPメッセージを、DHCPサーバからDHCPクライアントがIPを取得する際の順番に並べてください。 また、それぞれのメッセージがブロードキャスト通信かユニキャスト通信かを回答してください。 1. DHCP DISCOVER(ブロードキャスト) 2. DHCP OFFER(ユニキャスト) 3. DHCP REQUEST(ブロードキャスト) 4. DHCP ACK(ユニキャスト)

■確認問題④ ホストAからサーバ宛にデータを送信する場合、 ARPによるMACアドレスの解決は何回必要でしょうか。ま た、その理由を、ホストAからホストBにデータを送信する場合と比較しながら説明してください。 HostA L2 Switch Router Server 192.168.1.10/24 HostB 192.168.1.20/24 192.168.1.1/24 172.16.1.1/24 172.16.1.100/24 ※HostAとHostBのデフォルトゲートウェイは「 192.168.0.1/24」

■確認問題④ - 解答 サーバの所属するネットワークは「 172.16.1.0/24」となっているため、「192.168.1.0/24」のネット ワークに属しているホストAから見ると、サーバの所属するネットワークは外部ネットワークとなる。そ のため、まずデフォルトゲートウェイとして設定されているルータの MACアドレスをARPで取得し、その 後送信データを受けとったルータでさらにサーバの MACアドレスを取得するため、合計 2回のARPに よるMACアドレスの解決が必要。 上記に対して、ホストBと通信する場合は、ホスト BがホストAと同じネットワークのIPをもっているので、 デフォルトゲートウェイのルータではなく、ホスト B自身のMACアドレスを取得する。

■確認問題⑤ ホストAからサーバ宛にデータを送信したところ、サーバから応答が返ってこなかった。この場合、下記図のどの 箇所に問題がありますか。また、その問題を解決するにはどのような設定が必要ですか。 HostA L2 Switch RouterX Server 192.168.1.10/24 HostB 192.168.1.20/24 192.168.1.1/24 172.16.1.1/24 172.16.1.100/24 ※HostAとHostBのデフォルトゲートウェイは「 192.168.1.1/24」 ※Serverのデフォルトゲートウェイは「 10.1.1.1」 ※RouterXにはNAT機能がない Router Y 10.1.1.100/24 10.1.1.1/24 0.0.0.0 10.1.1.1 172.16.1.0/24 Direct Connected 10.1.1.0/24 Direct Connected Serverのルートテーブル

■確認問題⑤ - 解答 サーバのルーティングテーブル上に、ホスト AのIPアドレスに該当するルート情報がなく、またデフォル トゲートウェイがルータYに向いているため、ホストAの送信したデータはルータ Yに転送されてしまい、 結果ホストAに返ってこない。 ホストAに返ってくるようにするには、サーバのルーティングテーブルを修正し、ホスト A自身のIPアドレ ス(192.168.1.10)若しくはホストAのネットワーク(192.168.1.0/24)へのルート情報を追加するか、あ るいはデフォルトゲートウェイをルータ Xに向ける必要がある。 0.0.0.0 10.1.1.1 172.16.1.0/24 Direct Connected 10.1.1.0/24 Direct Connected 192.168.1.0/24 172.16.1.1 ホストAのネットワークへの ルート情報を追加した場合