2.4 ネットワーク層(IP)1(1) ネットワーク層 だけは、すべてのコンピュータで共通でないといけない！

(2) 隣接にバケツを渡したら、バケツ(各データフロー)のことは忘れられる！

アプリケーションプロトコル

アプリケーション

TCP, UDP

トランスポート
ネットワーク

物理/リンクアプリケーションIP

ネットワーク

物理/リンク

トランスポート
IP

ネットワーク

物理/リンク

図1-12 TCP/IPの4レイヤモデル

IP

ネットワーク

物理/リンクIPの仕事• 指定されたコンピュータのインターフェース(IF) へ
データ(= IPパケット=ディジタルの小包)を届ける– 相手の指定(Addressing)– データの中継(Routing)(*) ベストエフォート(最大の努力)= 届かないかもしれない。。。
• データの大きさの制限– 大きなデータは分割(Fragment)– 受け取ったら元に戻す(Reassemble)
3インターネットの仕組み
1.

ネットワーク の ネットワークa.

情けは人の為ならず。(他人の小包も配送)b.

参加者のすべてが 所有者・運用者➔ あなたのものは私のもの、私のものはあなたのもの

2.

「デジタルの小包」 を目的地まで 配送する。
a.

どんな もの(コンテンツ)でも 運べる。

b.

どんな 伝送媒体でも 使える。

c.

隣人に 「デジタルの小包」を渡したら、その小包のことは忘れる。

ベスト・エフォート

インターネットの仕組み
物流システム の仕組み
1.

ネットワークのネットワーク(*) 『物流システム』で、「デジタルの小包」は、
情けは人の為ならず。(他人の小包も配送)「コンテナ」、「パレット」に対応する。
(*)b. 「人」
も、「デジタルの小包」と同じことができる。
参加者のすべてが所有者・運用者a.

➔ あなたのものは私のもの、私のものはあなたのもの

2. 「デジタルの小包」「荷物」を、目的地まで配送する。配送する。
2.
を目的地までa.
a. どんな「荷物」でも、配送できる。
どんな もの(コンテンツ)でも 運べる。

b.
乗り物にも乗れる。
b. 「荷物」は、どんな
どんな 伝送媒体でも使える。
c.
c. 「荷物」は、おろしたら、忘れて、隣人に 「デジタルの小包」を渡したら、その次の「荷物」 のケア をする。
小包のことは忘れる。

ベスト・エフォートIPの仕事• 指定されたコンピュータのインターフェース(IF) へ
データ(= IPパケット=ディジタルの小包)を届ける– 相手の指定(Addressing)– データの中継(Routing)(*) ベストエフォート(最大の努力)= 届かないかもしれない。。。
• データの大きさの制限– 大きなデータは分割(Fragment)– 受け取ったら元に戻す(Reassemble)
9難しいことは、
エンドで！
最近は、ブラウザに機能を実装

途中の中継者(ネット)は単純にして、高処理能力をアプリケーションプロトコル

アプリケーションネットワーク

物理/リンクIP

ネットワーク

物理/リンク(ネットじゃない)アプリケーション

TCP, UDP

トランスポート

サーバもエンドノードトランスポート
IP

ネットワーク

物理/リンク

図1-12 TCP/IPの4レイヤモデル

IP

ネットワーク

物理/リンク東日本大震災(3.11)発災 直後◼機能したもの◼ (バッテリー駆動)携帯端末◼ SNS(twitter, facebook)◼ Web◼ データセンター◼ Satellite<Source: Prof.Jun Murai>◼機能しなかったもの◼ 企業内停電対策◼ 固定・携帯 電話◼ SMS・携帯メール
｜12

12

13

Stock Exchange in Japanese Market
around 3.11 (2011)
株価[％]（正規化値）
130

売買代金
【百万円】
6,000,000

Earthquake: 14:46
5,000,000
Market close: 15:00

120

110
4,000,000
100

東証一部売買代金
A社株価（正規化）
A社株価(正規化)

3,000,00090
B社株価（正規化）
B社株価(正規化)

80
2,000,00070

N社株価（正規化）
C社株価(正規化)※正規化は3/7の値を100として換算

1,000,000
60

0

50

3/7

3/8

3/9

3/10

3/11

3/14

3/15

3/16

3/17

3/18
14

IPアドレス• 32ビット(IPv4) と 128ビット(IPv6)の2進数– 例：10011101 01010010 11110110 01111000• IPv4– 8ビットずつ区切って10進数で表したものをドット(ピリオド)でつないで表記– 例：157.82.246.120• IPv6– 16ビットずつ区切って Hex で表したものを、コロン(：) でつないで表記– 例 2001:0db8:beef:cafe:0000:0000:0000:123
16

IP version 4 (IPv4) Header Format
78
headerlength0 version
1

2

15 16
TOS

datagram-id
TTL

23 24
Total length (Bytes)

31

flag(3) Fragment offset (13bits)

protocol-id

20 Bytes0

header checksum3source IP address

4

destination IP address

options (if any)
TCP/UDP data17

IP version 6 (IPv6) 基本Header Format
78

0 version Priority
1
Payload Length
2
3
4
5
6
7
8
9

15 16
Flow Label

23 24

Next Header Typesource IP address (128 bits)

destination IP address (128 bits)

options (if any)

TCP/UDP data

31
Hop-Limit

40 Bytes0IPv6 Header Format

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

VersionTraffic Class
Payload Length

Flow Label
Next Header

Hop Limit

Source Address(128bit)

Destination Address(128bit)
Extension header

IPv4 Header Format

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

Total Length
IHL Type of Service
Identification
Fragment Offset
Flags
Time to Live
ProtocolHeader CheckSum
Source Address(32bit)
Destination Address(32bit)
Option Data (Variable)
Padding

Version

Newly defined in IPv6
Field name is changed
in IPv6
Deleted fieldIPｖ6 状況
1．GAFA+M, BAT は すべて対応済
2．速くしたい人は、IPoE 化！
(*) PPPoE は、厳しい状況
3. IPv4 as-a-Service
with IPv6 Single Stack へ$40.00 / IPv4 address外国の状況
• インド： モバイルで 一気に 普及• 中国 ： 政府が推進を{再}決定(2018年)
Googleの測定では見えません….!!!

WIDE Projecthttps://www.internetsociety.org/resources/2018/state-of-ipv6-deployment-2018/

Rank

ISP

Country

IPv6 Users (estimated)

1 Reliance Jio
2 Comcast
3 AT&T
4 Vodafone India
5 Verizon Wireless
6 Idea Cellular
7 Deutsche Telekom AG

🇮🇳
🇺🇸
🇺🇸
🇮🇳
🇺🇸
🇮🇳
🇩🇪

237,600,764
36,114,435
22,305,974
18,368,165
15,422,684
14,681,694
14,261,836

8 T-Mobile USA
9 KDDI Corporation

🇺🇸🇯🇵

14,057,105
11,871,952

10 Sky Broadband
11 Claro
12 Softbank
13 Orange
14 AT&T Wireless
15 Cox Communications

🇬🇧
🇧🇷
🇯🇵
🇫🇷
🇺🇸
🇺🇸

11,829,610
10,235,805
8,613,145
7,924,119
7,694,881
6,316,462

16 Kabel Deutschland

🇩🇪

5,835,590

17 SK Telecom
18 NTT Communications

🇰🇷🇯🇵

5,764,073
5,596,206

Rank of IPv6 users in 2018
[Source]
Internet Society web siteCloud Platform Upgrade

AlibabaTencent

Baidu

Kingsoft
Finished

JD
Unfinish

China Telecom China Mobile
Finish Percent

China Unicom

IPv6 Hot News in April 20172021
1. NGNでの IPv6普及率➔ 30% 超えた

➔ 80％に到達!!!!

2. 携帯3社(DoCoMo, au, SB)➔2021年7月39.2%➔終盤から急加速➔ IPv6ディフォルト提供開始(夏から本格化)
3. クラウド・サービス・プロバイダ✓ Hyper Giants: AWS, MicroSoft, Facebook(*) Twitter も IPv6化を宣言✓ 国内プロバイダ： IIJ, さくらインターネット➔IPv4-as-a-Serice with IPv6 Single Stack➔ vSIX WG が起動(2021年)

IPv6シングルスタックによるアドレス利用拡大に向けて
スマートフォンの普及、IoTデバイスの増加により、
ネットワーク接続端末が増加
台数[億台]

世界のIoTデバイス数の推移及び予測[1]

電子決済、在庫管理

電子決済、社内映像配信

400
350
300
250
200
150
100
50
0

|→予測値

[1]令和3年版情報通信白書 IoTデバイスの急速な普及
https://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/r03/html/nd105220.html

グローバルIPv4アドレス、プライベートIPv4アドレスが枯渇

IPv6シングルスタックにより、今後のネットワーク接続端末数の増加に対応
ドコモからは、IPv6シングルスタックの実現のための実装についてお話ししますⓒ2021 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

IPv6 address notation◆IPv4 address notation
Binary digit notation (32bits)
11000000 10101000 00000000 00000001

For every 8bits, display in decimal number and separate with “.”
192.168.0.1◆IPv6 address notation
Binary digit notation (128bit)
0010000000000001 0000110110111000 1011111011101111 1100101011111110
0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0001001000110100

For every 16bits, display in Hex number and separate with “:”
2001:0db8:beef:cafe:0000:0000:0000:1234

Leading zero in 16bits field can be abbreviated2001:db8:beef:cafe:0:0:0:1234

Compress the zeros with “::” Can be done only once for each address
2001:db8:beef:cafe::1234

IPv6 Unicast Address

Global Unicast Address
001

Global Routing Prefix

Subnet ID

Interface ID(3bit)

48bit

16bit

64bit

• Globally unique addresse.g. 2001:db8::1

Link-Local Unicast Address
1111111010

Interface ID

0

10bit

54bit

64bit

• Unique address within one link (segment) (fe80::/10)Used for the communication within the link such as plug & play

Unique Local Unicast Address (ULA)1111110 L

8bit

Global ID

Subnet ID

Interface ID

16bit

64bit

L bit 0: future use 1: locallyassigned pseudo-random Global ID• Local address that could be used freely （fd00::/8）• Substitute for deprecate-site local address29

IPv6 Multicast Address (1)• One to many communication– Sent to specific groups such as live streaming of a video– Mainly used by NDP (Neighbor Discovery Protocol) in IPv6

Multicast Address
11111111

Flag
0RPT

Scope

Group ID

8bit

4bit

4bit

112bitFlag

Function

T flag0：Permanently-assigned (“well-known”) address assigned by IANA
1：non-permanently-assigned multicast address

P flag

1：Unicast-Prefix-based multicast address (RFC3306）* when P=1, then T must be 1

R flag1：For Rendezvous Point (RP)mapping in PIM-SM（RFC3956）* if R=1then (P=1&T=1)

Scope： Limit the scope of the multicast group0000（0）Reserved

0101（5）site-local scope0001（1）interface-local scope

1000（8）organizational-local scope0010（2）link-local scope1110（E）

global scope

0100（4）admin-local scope1111（F）

Reserved30

IPv6 Anycast Address
Anycast address• Assigned to multiple nodes. Packets are sent to the nearest node in routing distance.
• Anycast addresses are syntactically indistinguishable from unicast addresses.
• Example usage: Root DNS

Subnet Router Anycast Address
Interface ID
All 0 （0..0）

Site prefixn bit

128 - n bit•Packets sent to this address will be delivered to one routeron the subnet.
Communication comparison
Unicastone to one

Multicast

one to many

Anycastone to one of any

31

サブネット
32 or 128 ビット

1 0

ネットワークサブネット

ホスト(サブ)ネット1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
マスク

cf. 市外局番─市内局番─加入者番号• 組織の外からはサブネットは見えない• ドット表記または「IPアドレス/(サブ)ネットマ
スク長」で表記32

IPv4 プライベートアドレス• 10.0.0.0/8（クラスA×1）• 172.16.0.0/12（クラスB×16）• 192.168.0.0/16（クラスC×256）【注意】 もう、クラス は、存在しません。
/8 ： クラス A/16 : クラス B/24 : クラス C33

ネットマスクとプレフィックス• ネットワーク部は可変•

プレフィックス長によるネットワーク番号表記
プレフィックス長

アドレス

マスク

net-id1111..............11111

host-id0000......0000

例）133.201.2/24
プレフィックス長
ネットワーク番号34

IPアドレスのクラス｛という概念があった。。。歴史｝
32ビット

クラス

アドレス範囲1.0.0.0～
127.255.255.255

A

0 ネットワーク

ホスト

B

1 0

C

1 1 0

D

1 1 1 0

マルチキャスト・アドレス

224.0.0.0～
239.255.255.255

E

1 1 1 1 0

将来の使用に備え予約

240.0.0.0～
247.255.255.255

ネットワーク

128.0.0.0～
191.255.255.255

ホスト

ネットワーク

ホスト

192.0.0.0～
223.255.255.255

35

NAPT (Network Address and Port
Translation)
172.20.6.1

172.20.6.2

172.20.6.3
NATルータ157.82.240.115
送信元IP=172.20.6.1

送信元IP=157.82.240.115①

送信元ポート=54321

送信元ポート=1234

宛先IP=172.20.6.1
宛先ポート=1234

インターネットへ②

宛先IP=157.82.240.115
宛先ポート=54321① 内から外に向かうパケットがあるとNATルータはポート番号を割当② その後外から来るパケットについてもIPアドレスとポート番号を変換
36

However……
• Limitation on the number of session states for
NAT operation• Each user could use certain number of sessions– How many sessions ?
– Even as the best case, 65,536 is the maximum
number of sessions, shared by customers
accommodated into a single IPv4 address➔ When the number of users is

30 sessions➔ This means……..
37

2,000, it will be onlyLimitation of NAT Solution
Host
Host

Host
NAT

Host

Host

Host
Maximum # of sessions
38

Limitation of NAT Solution
Host
Host

You may have alreadyexperienced !!!!
NAT

Host

Host
Host

Host
Maximum # of sessions
39

Max 30 Connections

40

Max 20 Connections

41

Max 15 Connections

42

Max 10 Connections

43

Max 5 Connections

44

Some examples of major Web site
Application
No operation
Yahoo top page
Google image search
ニコニコ動画
OCN photo friend
iTunesiGoogle楽天(Rakuten)
AmazonHMVYouTube45# of TCP sessions
5～10
10～20
30～60
50～80
170～200+
230～270
80～100
50～60
90
100
90

ARP (Address Resolution Protocol)• ネットワーク層 (ex. IP) アドレスからMAC
アドレスを見い出す方法• ネットワークアドレスを格納したパケットをブロードキャスト
→そのアドレスを持つ端末が応答

46

DHCP
(Dynamic Host Configuration Protocol)
パソコン（DHCPクライアント）

DHCPサーバ①②③④① パソコンは接続しているネットワークにDHCP DISCOVERをブロードキャスト② DHCPサーバはDHCP OFFERでIPアドレス、ネットマスク、デフォルトゲート
ウェイ、DNSサーバアドレス等を返答③ パソコンは使用しようとするIPアドレスをDHCP REQUESTでDHCPサーバに送信④ DHCPサーバはDHCP ACKでIPアドレスの使用を確認
47

ニックネーム• IPアドレスは数字のみで覚えにくい→英数字+ハイフンからなるニックネーム• NIC (Network Information Center)が世界中のコンピュータのニックネームとIPアドレスの対応表(hosts.txt)をFTPで公開– 頻繁に更新する必要– ニックネームの衝突
49

DNS (Domain Name System)
汎用トップレベルドメイン

...

com

edu
mit

gov

stanfordorg

国別トップレベルドメイン

net

icann isoc

jp

kr

uk

us

...

ac co go ne or

keio u-tokyo waseda
icrr issp k t
aida

50

DNSの問い合わせ手順
ルートDNSサーバ②

jpドメインのDNSサーバ③④⑤

ac.jpドメインのDNSサーバ

⑥

①

⑦
⑧

⑩

⑨
パソコン（DNS
クライアント）u-tokyo.ac.jpドメインの
DNSサーバ加入プロバイダのDNSサーバ① パソコンは加入しているプロバイダのDNSサーバに問い合わせを送る② プロバイダのDNSサーバはルートDNSサーバに問い合わせを送る③ ルートDNSサーバはjpドメインのDNSサーバのIPアドレスを返す④ プロバイダのDNSサーバはjpドメインのDNSサーバに問い合わせを送る⑩ u-tokyo.ac.jpドメインのDNSサーバからの返答をパソコンに返す51

52

2.6 経路制御

53

パケットの転送• パケットを中継する装置：ルータ• 届いたパケットが自分宛なら処理• 自分と同じサブネットのホスト宛ならARPで宛先のMACアドレスを見出して転送• 自分と異なるサブネットのホスト宛なら自分と同じサブネット上にある他のルータに
転送
54

経路制御
• ルータは受信したパケットの送り先のネット
ワーク番号から，次のルータを決定する
太平洋線

車
電車
自転車
徒歩

成田

東京駅

ルータ

R1

Net1
欧州線

Net2
羽田

Net1
Net2
Net3
Net4

R1
R1
R2
R3

経路表

R2

国内線

Net3

新横浜駅

R3

新幹線

Net4
55

経路制御のお仕事。
• 数学的な表現– あるノード(目的地)をルート(根) とする ツリーを形成する。 ツリーは、多数存在可能であるが、あるコスト関数を用いて 唯一のツリーを選択させる。
– これを、すべてのノードに対して生成する。
– 全世界規模の完全なツリーを管理することは困難なので、上手に 再帰的(Recursive)な構造を持ち込む。

• ツリー ;
– 閉じた部分を持たないトポロジー
56

デフォルトルート• インターネット中の全てのネットワークをルーティングテーブルに書くことは困難• 「その他のネットワーク」を一括してアドレス
0.0.0.0、ネットマスク0.0.0.0で表現• 「デフォルトゲートウェイ」のみ設定することも多い

57

IP経路(ルーティング)制御- What a dynamic routing protocol does Import & Export
available networks
202.249.xxx.yyy→ R8

202.249.xxx.yyy → R6

202.249.xxx.yyy → R4

R5

R2
R1

R8

R4
R3

R6

R7

R9

Webサーバ202.249.10.122

A. 経路の計算(back-ground)
1.Routing Domain内の全接続情報
2. 接続されている全アドレス情報(輸出入)(Routing Domain 内・外)

133.196.16.19

From 133.196.16.19 to 202.249.10.122

B. L3パケット転送制御(on-demand)→ 宛先＝202.249.10.122 (ベストマッチ検索)58→ Next Hop＝“R2” for 202.249.xxx.yyy

Dynamic Routing Protocols[Unicast Routing](1) IGP (Interior Gateway Protocol)(a) RIP (Routing Information Protocol)(b) OSPF (Open Shortest Path First)(2) EGP (Exterior Gateway Protocol)(c) BGP4 (Border Gateway Protocol version 4)[Multicast Routing](i) DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)(ii) MOSPF (Multicast OSPF)(iii) PIM (Protocol Independent Multicast protocol)(iv) MBGP (Multicast BGP)
59

Dynamic Routing Protocols[経路計算アルゴリズム](1) 距離ベクトル(Distance Vector) 方式 ; DV型(2) リンク状態 (Link State) 方式； LS型(3) パス ベクトル (Path Vector) 方式； PV型(4) ソースルーティング (Source Routing) 方式
Routing Type DV型 LS型
RIP
Yes
OSPF
Yes
BGP4
DVMRP
Yes
MOSPF
Yes
PIM
n/a
n/a
MBGP

PV型

Yes
－
n/a
Yes

ObjectIPv6
routedRIPng
gated
OSPFv6
gated
BGP4＋
mrouted －
－
－
－
－
－
60

Distance Vector Routing Protocol
・ Bellman-Ford アルゴリズム (or Bellman-Fullkerson)- 1969年頃のARPANETにおいて使用- Developed by Xerox-PARC as XNS-RIP- Nodeから到達可能な宛先アドレスへの距離(Distance)
情報。すなわち、到達可能な宛先アドレスへの最適経路のベクトル情報を管理し、最も距離(Distance)が小さなj経路を、宛先ネットワークへの最適経路と判断する。
- ルーティングドメインの接続情報は持たない。
① Distance Ventor ：宛先ネットワークに対する最短の距離情報ベクトル② 次ホップノード情報{dst_net, distance, next_hop_node}61

Routing Information Protocol (RIP)・ RIP for IPv4 ; RFC 1058/1721/1722/1723/1724
RIP for IPv6 ; RFC 2080
・ routed (ルートデーモン) in BSD, SunOS- 最大ホップ数 ; 15 ホップ- Cold-Start 方式; 経路の計算に最大450秒(=15x30秒)必要- 30秒ごとにDistance Vectorデータベース情報の交換→ ノード/リンクの状態変化もホップホップに伝播- UDP(port=520)を用いたデータベース(Distance Vector)の交換。
- 180秒返事がないと故障と判断する(keep-alive方式)- 最適経路の計算式；- D(i,j) ; distance vector- d(i,j) ; node_i と node_j 間の距離

D(i,j) = min [d(i,k) + D(k,j)](for all k)62

Routing Information Protocol (RIP)
A

(1)

(3)
D

B

(2)

(4)

(6)

C

(5)
E

(1) 0 sec
From A to Link Cost
A
local
0

B→A
(2) 30 sec

D→A

From A to Link Cost
A
local
0
B
(1)
1
D
(3)
1

From B to
B
From D to
D

Link Cost
local
0
Link Cost
local
0

63

Routing Information Protocol (RIP)(2) 30 sec
From A to Link
A
local
B
(1)
D
(3)

(3) 60 sec
From A to
A
B
C
D
E

Link
local
(1)
(1)
(3)
(1)

Cost
0
1
1

(1) B

(2) C

(3) (4)D (6) E

(5)

A

B→A

From B to Link
A
(1)
B
local
C
(2)
E
(4)

Cost
1
0
1
1

D→A

From D to Link
A
(3)
D
local
E
(6)

Cost
1
0
1

Cost
0
1
2
1
2

Select one from even two path64
→ {(1),2} vs {(3), 2}

Routing Information Protocol (RIP)(3) 60 sec
From A to Link
A
local
B
(1)
C
(1)
D
(3)
E
(1)

Cost
0
1
2
1
2
B→A

(4) 90 sec

From A to Link
A
local
B
(1)
C
(1)
D
(3)
E
(1)

D→A
Cost
0
1
2
1
2

(1) B

(2) C

(3) (4)D (6) E

(5)

A

From B to Link
A
(1)
B
local
C
(2)
D
(1)
E
(4)

Cost
1
0
1
2
1

From D to Link
A
(3)
B
(3)
C
(6)
D
local
E
(6)

Cost
1
2
2
0
1
65

Link State Routing Protocol
・ SFP (Shortest Path First) 方式- 1970年頃のARPANETにおいて使用→ 大規模化への対応(Distance Vectorの課題の克服)- ルーティングドメイン内の各ノード間の接続トポロジー情報 と、ノード間の接続リンクのコスト値(Attribute value)のデータベースを持つ。
- リンク状態データベースは、ルーティングドメイン内のすべてのノードで同一。
- 同一のデータベース情報、同一の経路計算アルゴリズムを適用して各ノードで独立に最適経路(自ノードから宛先ネットワークへ最小コストで到達するために取るべき次ホップノードの選択)の計算を行う。
- リンクコストの積算値が極小となる経路を「最小コストの経路」とする。
→ 宛先ネットワークごとに、最小コストを提供する
Spanning_Tree の形成
66

Open Shortest Path First (OSPF)[ Link State Data-Base ]

A

(1)

B

(3)

(4)

D

E

(6)

From To
(2)
A
B
C
A
D
B
A
B
C
B
E
(5)
C
B
Exchange
C
E
LS informationDA
between neighbor D
E
E
B
node
E
C
E
D

At Node “A”
To Next-Hop Link-id
B
B
1
C
B
1
D
D
3
E
B
1

Link-id Distance
1
1
3
1
1
1
2
1
4
1
2
1
5
1
3
1
6
1
4
1
5
1
6
1

Calculate spanning tree

A (1) B (2) C(4)Build routing (3)
D
E
table

67

Path Vector Routing Protocol- 1982年頃のRFC827 (EGP; Exterior Gateway Protocol)→ NSFNETバックボーンと地域バックボーンの相互接続を目的として開発された(RFC1093)。
→ 各ネットワークの運用・制御ポリシーを反映させる
ことのできるルーティングプロトコル。
- AS (Autonomous System)間での経路制御；
16 bits で表現される 自律ネットワーク(AS番号)間で、各宛先ASのネットワークへ到達するための経路を、AS番号の順序列(PathーVector)、あるいはAS番号の集合を用いて表現する。 各ASの境界ルータ(Boarder Router)は、隣接ルータ(Peering Router)と、自ASから、すべての到達可能な宛先ASへの到達経路(path)を広告する。 Path(AS番号の順序列)の集合情報を利用するので、Path-Vector方式と呼ばれている。
68Path Vector Routing(AS=1)A
A1,A2
D(AS=5) D1(AS=2)
B
B1,B2

To
B1
B2
C1
C2
D1
E1
E2

Path
A,B
A,B
A,B,C
A,B,C
A,D
A,D,E
A,B,E

E

E1,E2
(AS=4)[ Path Vector Data-Base in node A]
From
A
A
A
A
A
A
A

(AS=3)C
C1,C2

Next-Router
B
B
B
B
D
D
B

[ Path Vector Data-Base in node C]
From
C
C
C
C
C
C
C

To
B1
B2
A1
A2
D1
E1
E2

Path
C,B
C,B
C,B,A
C,E,D,A
A,E,D
A,E
A,B,E

Next-Router
B
B
B
B
E
E
B
69

Path Vector Routing(AS=1)A
A1,A2(1) Step 1
From To
A
B1
A
B2
A
D1

Path
A,B
A,B
A,D

Next-Router
B
BD(2) Step 2
From
A
A
A
A
A
A
A

To
B1
B2
C1
C2
D1
E1
E2

Path
A,B
A,B
A,B,C
A,B,C
A,D
A,D,E
A,B,E

Next-Router
B
B
B
B
D
D
B

D
(AS=5) D1［ From B］
From
To
B
E1
B
E2
B
C1
B
C2
［ From D］
From
To
D
A1
D
A2
D
E1
D
E2

(AS=2)
B
B1,B2
E
E1,E2
(AS=4)

Path
B,E
B,E
B,C
B,C

Next-Router
E
E
C
C

Path
D,A
D,A
D,E
D,E

Next-Router
A
A
E
E(AS=3)C
C1,C2

70

パケットの転送• パケットを中継する装置：ルータ• 届いたパケットが自分宛なら処理• 自分と同じサブネットのホスト宛ならARPで宛先のMACアドレスを見出して転送• 自分と異なるサブネットのホスト宛なら自分と同じサブネット上にある他のルータに転送
71

ルーティングテーブル
10.0.0.1
ルータA
172.16.0.1

172.17.0.1
ルータB

172.17.0.2
ルータC

172.16.0.2

172.17.0.3
ルータD

192.168.1.1

192.168.2.1

ルータAのルーティングテーブル
宛先（サブ）ネットワーク （サブ）ネットマスク 転送先
10.0.0.0

255.0.0.0

10.0.0.1

172.16.0.0

255.255.0.0

172.16.0.1

172.17.0.0

255.255.0.0

172.16.0.2

192.168.1.0

255.255.255.0

172.16.0.2

192.168.2.0

255.255.255.0

172.16.0.2
72

ルーティングテーブル
10.0.0.1
ルータA
172.16.0.1

172.17.0.1
ルータB

172.17.0.2
ルータC

172.16.0.2

172.17.0.3
ルータD

192.168.1.1

192.168.2.1

ルータBのルーティングテーブル
宛先（サブ）ネットワーク （サブ）ネットマスク 転送先
10.0.0.0

255.0.0.0

172.16.0.1

172.16.0.0

255.255.0.0

172.16.0.2

172.17.0.0

255.255.0.0

172.17.0.1

192.168.1.0

255.255.255.0

172.17.0.2

192.168.2.0

255.255.255.0

172.17.0.3
73

ルーティングテーブル
10.0.0.1
ルータA
172.16.0.1

172.17.0.1
ルータB

172.17.0.2
ルータC

172.16.0.2

172.17.0.3
ルータD

192.168.1.1

192.168.2.1

ルータCのルーティングテーブル
宛先（サブ）ネットワーク （サブ）ネットマスク 転送先
10.0.0.0

255.0.0.0

172.17.0.1

172.16.0.0

255.255.0.0

172.17.0.1

172.17.0.0

255.255.0.0

172.17.0.2

192.168.1.0

255.255.255.0

192.168.1.1

192.168.2.0

255.255.255.0

172.17.0.3
74

ルーティングテーブル
10.0.0.1
ルータA
172.16.0.1

172.17.0.1
ルータB

172.17.0.2
ルータC

172.16.0.2

172.17.0.3
ルータD

192.168.1.1

192.168.2.1

ルータDのルーティングテーブル
宛先（サブ）ネットワーク （サブ）ネットマスク 転送先
10.0.0.0

255.0.0.0

172.17.0.1

172.16.0.0

255.255.0.0

172.17.0.1

172.17.0.0

255.255.0.0

172.17.0.3

192.168.1.0

255.255.255.0

172.17.0.2

192.168.2.0

255.255.255.0

192.168.2.1
75

Q. 具体的なネットワークの数と計算処理速度の関係がとくわからなかったので教えていただきたいです。

Q. 具体的なネットワークの数と計算処理速度の関係がとくわからなかったので教えていただきたいです。
➔簡単な計算。 平均パケット長＝20バイト、経路数＝100万(106)、
回線速度＝100Gbps(最新は 400Gbpsくらい)だと、、、➔PPS(Packet Per Second) は、100x109/160 = 0.625 x 109➔1.6 nsec の間に、106 エントリーの表を検索!!!!

ちなみに、CPUクロック数を 5GHz=5x109 Hz とすると、
0.2 nsec/clockになるので、8 clocks で 106 エントリーの表を検索ということに !!!

Anycast Routing• 同じ ルーティングエントリー(ネットワーク情報)を、インターネット上の別の場所から広告する。
➔ “自動的”に、配送木が分割される。
➔ (1) “自動的”負荷分散、(2) “自動的”障害対策

配送木

Anycast Routing

配送木

Anycast Routing

配送木Anycast Routing を用いて、Load Distribution と Resiliency を実現しているnetstatコマンド

82

netstatコマンド83

ICMP (Internet Control Message
Protocol)
タイプ
0

名称
エコー応答

3
4

宛先到達不能
送信元抑制

5
8
11

方向変換
エコー要求
生存時間超過121314パラメータ障害
タイムスタンプ要求
タイムスタンプ応答84

ICMP
・Domain Name
Request/Reply(RFRC1788)
ルータ
・ ICMP redirection(中継)
Router discovery(RFC1256)
ホスト(送信)・Traceroute (RFC1393)
・Destination unreachable (RFC191)
・ICMP Source Quench (RFC1016/1018)

ホスト
(受信)
ICMP Source Quench (RDC1016/1018)

85

Dst4
(Alternative Path)X

Dst3(unreacahble)“Destintion
unreachable..….”

Dst2(too far)X“TTL expired..….”“echo request/reply”“Redirect”
to better path

Src1

“Source Quench !!!”
Dst1
asking reduce data-speed86タイプ=3のコード
コード

説明

0

宛先ネットワーク到達不能

1

宛先ホスト到達不能

2

宛先プロトコル到達不能

3

宛先ポート到達不能

4

Don’t Fragmentが指定されたパケットの分割が必要

5

ソースルート失敗

6

宛先ネットワーク不明

7

宛先ホスト不明

8

送信元ホスト隔離中

9

宛先ネットワークとの通信を管理上禁止中

10

宛先ホストとの通信を管理上禁止中

11

このサービス種別では宛先ネットワーク到達不能

12

このサービス種別では宛先ホスト到達不能87Traceroute Program
・ Ping 実行時のディスプレイ表示
bsdi% traceroute slip
traceroute to slip (140.252.13.65), 30 hops max, 40 bytes packets
1 bsdi (140.252.13.35) 20 ms 10 ms 10 ms
2 slip (140.252.13.65) 120 ms 120 ms 120 ms･ tracerouteの動作原理；→ ICMP time exceed message (type=11,code=0)を利用する。
1. TTL=1 ； On_the-LinkのNext_Hop_Node より先には到達できない。
→ Unreach destination_host due to Time_Exceeded
2. 2度(合計3度) 同一のTTLでICMPパケットの送信
3. TTL ← TTL+1
4. TTL=TTL+1 ; 1_hop先のNodeまでは到達可能になる。
If reachable → Stop
If unreachable{
2度(合計3度)同一のTTLでICMPパケットの送信;
goto step3.;}88