ネットワーク基礎中の基礎

基本情報程度の知識はあるけど、じゃあ全部説明してといわれてもできない気がしたので
学びなおそうと思いました

#OSI参照モデル
|層 |名前|
|---|---|
|第7層|アプリケーション層|
|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|
|第3層|ネットワーク層|
|第2層|データリンク層|
|第1層|物理層|

層がゲシュタルト崩壊してこれで会ってるか自信なくなってきた…
それぞれレイヤ1とかレイヤ3ともいう

自分は上から「あぷせとねでぶ」で覚えてます

###レイヤ７
ネットワークサービスを提供します
###レイヤ６
データの形式を決定する
###レイヤ５
セッションを管理する
###レイヤ4
トランスポート層
信頼性の高い通信サービスを保証する層
###レイヤ３
データの伝送・運ぶルートの決定・宛先の決定
###レイヤ2
データの伝送制御
###レイヤ1
電気・機械的なルールを決めた層

##レイヤ別ネットワーキングデバイス
###レイヤ1で活躍するもの
__リピータ__と__ハブ__…電気信号を増幅したり制御する
###レイヤ2
__ブリッジ__と__スイッチ__…データを通すか通さないという制御を行う
###レイヤ3
__ルータ__…宛先までのルートを決定する

この辺までは大丈夫でした。
次は各レイヤを詳しく見てみましょう

##レイヤ1
そもそも通信は電気信号であるということ
そして信号はアナログ（連続的）とディジタル（非連続的）がある

アナログは__波__　ディジタルは__ON/OFF__である

この世にはネットワーキングメディアという物があり、そのなかでもLANで使われるメディアの話しをします。

・ネットワーキングメディアは３つの企画団体が影響力を持っている
_IEEE_と_EIA/TIA_と_UL_がある


・リピータとハブ
信号は減衰していくものであり、ノイズも入ってくるので原型が崩れてしまうことがあるらしい
またPC同士をまたいで通信となると劣化してしまう。。。

そこで_リピータ_が信号を増幅したり整形して元の信号に戻す作業をしてくれる

ハブはみんな聞いたことくらいはあるのではないだろうか
別名マルチポートリピータと呼ばれ、ケーブルをたくさん刺せるリピータである

ただしハブを使用した場合、どれか一つの危機から出た信号はすべての機器に届くので
リピータもハブも制御を行わず、信号をそのまますべてに流してしまう


##レイヤ2
近くの機器とのデータ伝送制御を行う層

フレームの伝送制御を行う
＝カプセル化してレイヤ2の制御情報を付け加えたデータのこと
データ通信の各段階の役割やルールに従って、通信に必要な制御情報を付加していく

そこでレイヤ2はレイヤ3から渡されたパケットをフレームにする役目がある

またレイヤ2は論理リンク制御副層（LLC）とメディアアクセス副層（MAC）がある
LLC副層は実際の機器に依存しない部分を取り決めている
エラー制御、上位サービスの指定etc...

ただし、エラー制御はレイヤ４で行うがここで行うエラー制御はビットチェックなどの簡易制御であるらしい

MAC副層はメディアへの接続を取り決める　　　？
どの様に共有メディアでデータを送信するかというのを決める
これには_メディアアクセス_制御などが使われる

メディアアクセス制御とは、どのように共有メディアにアクセスするか、だれが送信を行うか
を制御する

つまり、_MAC副層でどのように送るかを決定し、LLC副層でどのように扱うか_が決まる


###LANの仕様
実際のLANはレイヤ１と２の両方を持ち合わせていることが多い

_イーサネット、IEEE802.3、IEEE802.5、FDDI_
これらは使用するネットワーキングメディア、メディアアクセス制御方式、物理トポロジなどが異なる

|規格|メディア|ﾃﾞｨｱ･ｱｸｾｽ制御方式|物理トポロジ|
|---|---|---|---|
|イーサネット|	同軸・UTP・光ファイバ|	CSMA/CD|	バス・スター|
|IEEE802.3|	同軸・UTP・光ファイバ|	CSMA/CD|	バス・スター|
|IEEE802.5|	同軸・UTP|	トークンパッシング|	リング・スター|
|FDDI|	光ファイバ|	トークンパッシング|	二重リング|

こんな感じにLAN規格が異なる

上二つは表では一緒だが表じゃないところで違うので、書き出されているが相互互換しているのでほぼ同一らしい

###アドレッシング
ここでのアドレスは、_デバイスを識別する記号_である
そうすることで誰にデータを送るかをきめることができる
そしてすべてのアドレスはユニークなアドレスでなければならない

アドレスには_論理アドレス_（レイヤ３）と_物理アドレス_（レイヤ２）がある

物理アドレスは_メディアに直接接続されている誰に届けるかを識別する_ために使われる
論理アドレスは_同じ共有メディアに接続されていない誰かに届けるかを識別する_ために使われる


###MACアドレス
NICにつけられたアドレス
MACアドレスは48ビットであるが、我々が目にするMACアドレスは16進数で12桁となっている
上位24ビットはベンダーコードと言って製作メーカーのことを言う

実際MACアドレスは人間でいう　姓と名の部分なので、住所を探し当てるという面では識別することができない
LANだけであればネットワークが小さいので探し当てることができるが
WANになるとそれだけでは識別はできない

そこでレイヤ３の論理アドレスがひつようとなってくる

###ブリッジ
LANとLANをつなぐ架け橋（ネットワーキングデバイス）で、ハブと違って、なんらかの制御を行って懸け橋の役目をする
→レイヤ2では伝送制御を行うからね
よって2つのセグメントをつなげるのがブリッジである

・セグメント…ルータ、ブリッジ、スイッチによって分断されたネットワークの区切り

では、ブリッジはどういう制御をするのか
→受け取ったフレームを解析して、それをもとに制御します
どういうこと…？

フレームから_宛先MACアドレスを読み取る_
この時宛先が、受け取った側にあった場合はほかにはながさない＝_フィルタリング_

これ日本語が意味わからなくて調べてみたところ

AとBというセグメントがあって、Aに1と2というPCがあるとします。
Bには3と4というPCがあるとき、ブリッジが宛先MACアドレスを読み取って
送り先がセグメントA-2であるとわかったとき（送信元はA-1）に、2に送って
セグメントBは通しません。
今度は送り先がB-3であるときはもちろんブリッジを通ることはできて
情報がB-3に届くことになるけども、ブリッジはあくまでセグメントを通すか通さないかの判断をするだけなので、情報が1-4に流れます。
こういう説明だと、あまりよろしくないのでは？と思いました

ただ利点として内部セグメント向けのデータは内部にしか流れないという利点があります。
他セグメントから見ると余計な情報が入ってこないということになります

なんとなくわかりますかね…
つまり情報の衝突の可能性が減るんですね

欠点として、読み取る時間が必要になってしまうことです



###スイッチ
スイッチングを行うデバイスのことで、スイッチングハブと呼ばれる
役割的にはブリッジに近いけど見た目が似ているらしい

スイッチも_MACアドレスによるフィルタリング_を行う
違うところは、マルチポートというところ
どのポートに送るか判断できるということ

そしてスイッチは宛先がつながっているポートだけしかフレームを送信しないということ

そしてスイッチは_バッファメモリ_を持っているので、衝突が起きない
データを一時保存する機能のこと
→ストアアンドフォワード方式

###全二重イーサネット
上記の方式により送信しながら受信できるということ

ただし条件がある

・スイッチのポートとデバイスが1対1でない場合
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/866514/6b74c957-5c0e-d50b-d70a-9fdd0c9b8e55.png)

ハブは、送信用の伝送路と、受信用の伝送路の2本を持っておらず
CとD間では全二重通信が可能だが、AとBでは行えない


・NICが対応していない場合
最近のNICはほとんどが対応しているが、昔のNICだと半二重通信しか行えないものもある