インターネットの基礎知識（株）日本レジストリサービス
Japan Registry Service Co., Ltd. （JPRS）
松浦 孝康 （matuura@jprs.co.jp）
Internet Week 2002 [2002/12/17]

Japan Registry Service Co., Ltd.

No.1

対象としている人
インターネットの仕組みに興味がある初心者の人
 全然別の分野からインターネット関連の仕事に携わることになり困っている人 TCPとかIP・DNSという言葉を聞いたことがあるけどどんなものか知りたい人 Windowsでネットワーク設定をやったことがあるけどよくわからなかった人Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.2

1

チュートリアルの構成

インターネットの仕組みと概要

プロトコルと階層構造

TCP/IPについて
役割や機能について
 実例




おさらいとまとめInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.3

インターネットとは（１）

よく雲の絵に例えられるけどどんなもの？


実際は複数のネットワーク（雲）を世界規模でたくさんつなげたもの

プロバイダ
企業

大学

研究組織

インターネットInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.4

2

インターネットとは（２）

当初は軍事使用を目的として開発された
米国の研究所や大学などで相互接続実験
 後に企業や一般組織へ拡大し今日に至る


様々なデータのやりとりが可能

コンピュータが扱えるものならなんでも

文字・画像・音声…

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No.5

インターネットの仕組み

コンピュータネットワークの集合体

様々な機器が接続されている

みんなが通信するためには約束事が必要

メーカやOSが違っても通信できる仕組み

プロトコル
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No.6

3

プロトコルとは

身近な例に当てはめると…
日常生活のルールに相当する
 （例）一人が日本語・一人が英語で会話してもうまくいかない

お互いに分からないとして

コンピュータにおけるプロトコル
通信を行う際の様々な約束事 データの表現方法や電気信号への変換など
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.7

インターネットのプロトコル

インターネットにもプロトコルが必要


TCP/IP
TCP: Transmission Control Protocol
 IP: Internet Protocol

TCP/IPとは

インターネットの仕組みの中核部分をなすプロ
トコル




本チュートリアルでは関連する他のプロトコルも一まとめにTCP/IPプロトコル群と呼びます

通信に必要な機能を分割し階層化

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No.8

4

TCP/IPの階層構造

アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）

なぜ階層化・分割しているのか？


トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層ハードウェア層

通信における複雑なやりとりを分割して作りやすくかつ拡張できるように各層はどんなことしてるの？


身近な例に当てはめて考えてみましょう

書籍等では層の名称が違ったり7層に分けたものもありますが、本チュートリアルでは上記のような名称と定義し、また5層に分けて説明します。

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No.9

新聞モデルで考えてみると


新聞が家に届けられるまでの仕組み
新聞社に電話して購読を申し込む
 普通紙かスポーツ紙を選ぶ
 するとなんとなく届くようになる


実際には届くまでには様々な仕組みと役割分担がある！

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No.10

5

新聞モデルの階層構造
新聞社

購読者

記事の作成

サービス

記事を読む

普通紙・スポーツ紙種類

普通紙・スポーツ紙

配達員

作業者

配達員

バイク・自転車

運ぶ手段

バイク・自転車

道路

運ぶ道

道路

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No.11

TCP/IPの各層の役割と機能

アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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

一つの層は機能が単純化されている層には（上）と（下）という概念がある
下の層にはより物理的なもの 上の層にはより論理的なものJapan Registry Service Co., Ltd.

No.12

6

ハードウェア層の役割

アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）

ハードウェア層
電気信号が流れるケーブル 電話回線などのケーブル コネクタの形状やピンの配列・意味の定義


トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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No.13

ネットワーク層の役割

アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）

ネットワーク層


通信手順や規格を定義


トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)

イーサネットが代表的

通信するデータを電気信号に変換する層

ネットワーク層
ハードウェア層

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No.14

7

インターネット層の役割

アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）

インターネット層
通信相手の特定 転送するデータの道順を決定

トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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No.15

トランスポート層の役割

アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）

送信したデータが正しく送れたかどうか判断 受け取ったデータをどのプログラムに渡すか決める

トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層

トランスポート層

ハードウェア層

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No.16

8

アプリケーション層の役割

アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）

アプリケーション層


トランスポート層 (TCP,UDP)

ホームページの閲覧 メールの送受信
 ファイル転送・交換
 Etc
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層Internet Week 2002 [2002/12/17]

ユーザに提供するサービス

ユーザが実際に触れるところJapan Registry Service Co., Ltd.

No.17

階層構造の役割分担の実例
アプリケーション層

メールを書くトランスポート層

データの種類に「メール」と書く

インターネット層

宛先・配送方法を決定

ネットワーク層

電気信号に変換ハードウェア層

ケーブルなどに電気信号が流れる

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No.18

9

階層構造のメリット
ある層が変わっても他の層に大きな影響を与えない
層と層のやりとり（図の矢印）が正しく守られていれば大丈夫 拡張性がある

インターネット層

インターネット層

ADSL

ISDN

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No.19

TCP/IPプロトコルについて
各プロトコル（層）の役割を見ていきましょう

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No.20

10

各層を詳しく説明する前に下の層から説明していきます 例題をまじえながら各層の機能・役割について説明していきます

機器の写真や接続例
 Windowsの設定例など
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.21

ネットワーク層・ハードウェア層
アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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No.22

11

素朴な疑問１
パソコンはどんな機器を通してネットワークに繋がっているんだろう？
 ハブとかルータとかってなんじゃらほい？
 ケーブルってなんか種類いっぱいあるよ
ね・・・




これらはネットワーク層・ハードウェア層に関係するInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.23

この層の役割は？


役割
送信したいデータを電気信号に変換
 機器を物理的に接続するためのケーブル
 通信をするためのハードウェアが位置する層

ネットワーク機器を中心に見ていきましょう
ネットワークインターフェースカード
 ハブ
 ルータ
 ケーブルの種類も
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.24

12

ネットワークインターフェースカード


NIC （Network Interface Card）
パソコンやサーバをネットワーク接続するためのカード
 送信するデータを電気信号に変換する
 様々な通信規格が存在するので種類も豊富

ネットワークインターフェースカードの実物Internet Week 2002 [2002/12/17]

無線LANカードもNICの一つ

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No.25

ハブ


複数の機器を接続する集線装置
電気信号を単純に送受信する どのポートにどのPCがいるのか覚えるインテ
リジェントハブ（スイッチングハブ）というのもあるInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.26

13

ルータ（１）

複数のIPネットワークを接続する機器
IPネットワークについては後述
 データをどこに配送するか決定し送信する
 複数のネットワークを接続するので接続ポートは２つ以上ある

IPネットワーク
B
IPネットワークB
IPネットワーク
A
IPネットワークA
IPネットワークC
IPネットワークC
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No.27

ルータ（２）ADSLルータの実物

ISPなどで使用されているルータの実物

YAMAHA RTA54i

Cisco7505※接続ポートが２つ以上あればPCをルータにすることもできる
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No.28

14

ケーブル（１）

ネットワーク機器を接続する物理的な線
電気信号が実際に流れる部分
 通信規格により様々なものが存在する

イーサネット

UTPケーブルや光ファイバケーブルなどを使用


UTP: Unshielded Twist Pair

電話線もケーブルの１つ


ISDNやADSLで接続する時に使用される


普段よく目にする電話線はRJ-11と呼ばれているInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.29

ケーブル（２）
カテゴリー5 UTPケーブル

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光ファイバケーブル

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No.30

15

機器の接続例（物理接続図）
インターネット
電話線（ADSL）
電話線（ADSL）

ルータ
無線LAN
基地局
無線LAN基地局

ハブ

PC

UTPケーブル
UTPケーブル

UTPケーブル
UTPケーブル

PC

PC

IPネットワーク
IPネットワークInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.31

機器の接続例（論理図）
インターネット

ルータ

PC

PC

PC

IPネットワーク
IPネットワークInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.32

16

インターネット層（１）IP
アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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No.33

素朴な疑問２
上司に突然パソコンのIPアドレスを設定しろと言われたけどIPアドレスって？
 ADSLルータとかに接続するだけでインターネットを利用できたけどIPアドレスを何か設定せなあかんの？


これらはインターネット層（IP）に関係するInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.34

17

この層の役割は？


役割
通信相手の特定 パケットの生成 送信するパケットの道順の決定






後半で説明

インターネットの仕組みで重要なところですIPアドレスとネットマスク
 IPネットワークという考え方
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.35

IPの機能・役割（１）

パケットという単位でデータを送信
データを小包（パケット）に分割して送る パケットはルータによって運ばれていく

パケットが壊れていないかチェックする
チェックサムという値で判断する
 壊れていたらその場で廃棄する

ただし送信元には知らせない

IPはベストエフォート型のプロトコル

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No.36

18

IPの機能・役割（２）

IPによってデータが送られていくイメージ
送信したいデータ元に戻す

パケットに分割して送信

・・・

ルータ

ルータ
捨てる

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・・・

捨てる

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No.37

IPの機能・役割（３）

通信相手を識別するための番号がある
IPアドレス
 通信相手のことを「ホスト」と呼ぶ


IPアドレスは誰に（どんな機器に）付けられる？
ルータ・PC・サーバなど IP（=インターネット）で通信するためには機器に少なくとも１つのIPアドレスが必要

インターネット上に同じIPアドレスが存在してはな
らないInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.38

19

IPアドレスを割り当てた例


ホストにIPアドレスを割り当てた例

IPアドレスA
IPアドレスA

IPアドレスB
IPアドレスB

ルータ

ルータ

IPアドレスA
IPアドレスA

IPアドレスD
IPアドレスD

同じIP
アドレスはだめ！
同じIPアドレスはだめ！
Internet Week 2002 [2002/12/17]※ルータにもIP
アドレスが必要（図では省略）※ルータにもIPアドレスが必要（図では省略）

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No.39

IPアドレスと2進数
IPアドレスは2進数で表現されている


ここで2進数をおさらいしましょう

2進数とは0と１だけで数を表現 2進数一桁を「ビット」と呼ぶ
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.40

20

2進数のおさらいと例
2進数
0
1
10
11
100
101
110
・・・

・・・

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10進数
0
1
2
3
4
5
6

11111111

255

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No.41

IPアドレスの表記
IPアドレスは３２ビット（３２桁）の2進数

11000000101010000000000000001010


覚えにくいので８ビット毎に区切ってそれぞれを１０進数で表記する

11000000 . 10101000 . 00000000 . 00001010
192 . 168 . 0 . 10
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No.42

21

IPアドレスによる識別

IPアドレスは1台の機器を識別するだけの番号？
IPアドレスを持つ機器が集まった「ネットワーク」
を識別するための番号の役割も持つ
 これが「IPネットワーク」
 「複数の棟があるマンション」のイメージ

ネットワーク部とホスト部
前者はネットワークを識別 後者はそのネットワーク内のホストを識別Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.43

IPアドレスの構造

ネットワーク部・ホスト部に分かれている
３２ビット

ネットワーク部

ネットワーク部


ホスト部

マンションでいう「何号棟か」を表現

ホスト部
マンションでいう「何号室か」を表現

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No.44

22

IPネットワークの例


１つのIPネットワーク ≒ １つのマンション

・・・・・
192.168.0.
192.168.0. 1

192.168.0.
192.168.0. 200

IPネットワーク 192.168.0
ホスト1
ホスト1・・・ホスト200
・・・ホスト200
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JPRSマンション１号棟
1号室・・・12号室
号室・・・12号室

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No.45

ネットワーク部の長さとホスト数

ネットワーク部の長さが決まるとホスト部の最大数（部屋の最大数）が決まる


2進数のおさらい参照

ネットワーク部

ホスト部

２４ビット

８ビット

ネットワーク部

ホスト部

16ビット

16ビット

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256通り

65536通り
No.46

23

どこまでがネットワーク部？
IPアドレスは０と１の羅列にすぎないIPアドレスを見ただけではネットワーク部の長さがわからない

11000000101010000000000000001010



ネットワーク部

ホスト部

？ビット

？ビット

ネットマスクと呼ばれる目印で境目を表現

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No.47

ネットマスクの表記
IPアドレスの表記に合わせた３２ビット形式


ネットワーク部を全て１、ホスト部を全て０にして長さを表現するIPアドレスとペアで使うことでネットワーク部の長さがわかる

11000000.10101000.00000000.00001010
ネットマスク 11111111.11111111.11111111.00000000
IPアドレス

１が先頭から24個並んでいる → ネットワーク部の長さは24ビット
このネットマスクを１０進数に直すと、255.255.255.0 になるInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.48

24

特殊なIPアドレス（１）

ネットワークアドレス
ホスト部が全て０になっているIPアドレス
 そのIPネットワーク全体を指す

マンション名に相当する（例）ネットワーク部が24ビットの場合

ネットワークアドレス
192.168.0.0

・・・・・
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No.49

特殊なIPアドレス（２）ブロードキャストアドレス
ホスト部が全て１になっているIPアドレス
 同じIPネットワーク内にいる全てのマシンと通信できるIPアドレス

館内放送をするイメージ（例）ネットワーク部が24ビットの場合
ブロードキャスト
アドレス
192.168.0.255

Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.50

25

IPアドレスは有限な資源
IPアドレスには限りがある
３２ビット＝約４３億個
 多いように見えるが実は少ない

地球の総人口約６０億
 1台の機器が複数のIPアドレスを持つこともある


資源を有効利用するための仕組み
必要な時に割り当てる（例：DHCP) グローバルアドレスとプライベートアドレス
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.51

IPアドレスの自動割り当て

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）
動的なIPアドレス割り当ての仕組み
 DHCPサーバがIPアドレスを通知する
 多くのブロードバンドルータはDHCPサーバの機能を
持っている




インターネット利用時にIPアドレスを割り当てることでIPアドレスの有効利用が可能になるInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.52

26

グローバルアドレス
グローバルアドレスとはインターネット上で使用されるIPアドレス
 インターネット上で相手を識別するために使用するので重複してはならない

現実世界でいう住所に相当する

管理する組織が存在する
Internet Registry（詳しくは後述）

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No.53

IPアドレスを管理する組織


地域ごとにInternet Registryが存在する
IANA（ICANN）が全てのIPアドレスを管理
 アジア太平洋地域はAPNICが管理 日本国内はJPNICが管理Internet RegistryはISPにIPアドレスを割り振る

一般ユーザはISPからIPアドレスを割り当ててもらう

Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.54

27

IPアドレスの管理構造
IANA（
IANA（ICANN）
ICANN）

61.0.0.0 〜
61.255.255.255

階層的にIPアドレスを割り振り、重複をなくし統一的に管理しているInternet Week 2002 [2002/12/17]

APNIC

JPNIC

61.112.0.0 〜
61.127.255.255

61.120.0.0 〜
61.120.255.255

ユーザ

61.120.151.80

ISP

61.120.151.64 〜
61.120.151.127

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No.55

プライベートアドレス


プライベートアドレスとはIPアドレスの枯渇を防止する仕組みの一つ
 閉じたネットワーク内で個人が自由に使える インターネットに直接接続できない

NATという仕組みで間接的には可能

プライベートアドレスの範囲
10.0.0.0 〜 10.255.255.255
 172.16.0.0 〜 172.31.255.255
 192.168.0.0〜 192.168.255.255
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.56

28

プライベートアドレスとNAT


NAT（Network Address Translation）とはプライベートアドレスをグローバルアドレスに変換する機能 ブロードバンドルータなどはこのNATを装備
 ただし全てのアプリケーションが動作するとは限らない


NATで変換
NATで変換インターネットルータ
192.168.0.10
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A.B.C.D
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No.57

IPの身近な例題


WindowsでIPアドレスを設定してみましょう
PC1にIPアドレスを設定
 IPアドレスは192.168.0.1
 ネットワーク部の長さは24ビット


192.168.0.1
・・・・・
PC1
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No.58

29

Windows（XP）での設定方法


コントロールパネルのネットワーク接続を開く
NICのプロパティを開くInternet Week 2002 [2002/12/17]

ここではIntel（R）
PRO/100 VE

インターネットプロトコル（TCP/IP）を開く

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No.59

IPアドレスとネットマスクの入力
IPアドレスを入力

192.168.0.1

ネットマスクを入力
255.255.255.0
 ネットワーク部が２４ビットだからInternet Week 2002 [2002/12/17]

その他の項目は後述

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No.60

30

インターネット層（２）経路制御
アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.61

素朴な疑問３IPアドレスで相手を特定できるのは分かったけどどうやって相手まで届けるの？

これらはインターネット層の経路制御に関係するInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.62

31

この層の役割は？


役割
通信相手の特定・パケットの生成
 送信するパケットの道順の決定

インターネットの仕組みで重要なところですルータ
 ルーティングプロトコル デフォルトゲートウェイInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.63

経路制御の仕組み


ルータがパケットを目的地に運ぶ

IPパケットの宛先IPアドレスを見て判断

ルータに道順を教えておく必要がある

経路情報（ルーティングテーブル）と呼ぶ

目的地A
目的地A

送信側
目的地A
目的地Aなら・・こっち
目的地B
目的地Bなら・・あっちInternet Week 2002 [2002/12/17]

目的地A
目的地Aなら・・こっち
目的地B
目的地Bなら・・あっちJapan Registry Service Co., Ltd.

No.64

32

経路情報の実例
A
192.168.0.0

BC

172.16.0.0

R1

10.0.0.0

R2
送信側
192.168.0.1

目的地
10.0.0.1
R1の経路情報
R1の経路情報
A direct

宛先
10.0.0.1

R2の経路情報
R2の経路情報
B directB

directC

direct

C

R2

A

R1

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No.65

経路情報の作り方


経路情報は手動で設定できるが・・・
ネットワークの規模が大きくなると手動設定は大変
 ネットワークは常に変化する


自動的に経路情報を作る仕組みがある
ルーティングプロトコル ルーティングプロトコルの仕組みを見ていこうInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.66

33

ルーティングプロトコルの原理

ルータは自分に直接繋がっているIPネット
ワークを経路情報として持つルータは同じIPネットワーク内にいるルータと通信可能ルータ同士が経路情報を交換し経路を追加していくInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.67

経路情報の作成（１）A
192.168.0.0

B
R1

C

172.16.0.0

10.0.0.0R2

R1の経路情報
R1の経路情報
A directB

directInternet Week 2002 [2002/12/17]

ルータに直接繋がっているIPネットワークを経路情報として持つJapan Registry Service Co., Ltd.

R2の経路情報
R2の経路情報
B directC

directNo.68

34

経路情報の作成（２）A
192.168.0.0

B
R1

C

172.16.0.0

10.0.0.0R2

R1の経路情報
R1の経路情報
A direct

経路情報を交換し合う

R2の経路情報
R2の経路情報
B directB

directC

direct

C

R2

A

R1

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No.69

インターネット上のルーティング

組織間は大まかな経路制御


EGP（External Gateway Protocol）

組織内部は細かい経路制御


IGP（Internal Gateway Protocol）

プロバイダA

EGP

IGP

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プロバイダB
IGP

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No.70

35

インターネット全体の構造


様々な組織が接続しEGPで経路制御しているプロバイダA
プロバイダA

研究組織

組織

組織

IGP A
プロバイダA
プロバイダ

IGP
研究組織

EGP

EGP
企業
IGP

組織

企業
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プロバイダB
B
プロバイダ
IGP

組織

プロバイダB
インターネット プロバイダB
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No.71

代表的なルーティングプロトコル

IGP
小〜中規模なネットワーク向け
 RIP（Routing Information Protocol）
 OSPF（Open Shortest Path Fast）




EGP
大規模なネットワーク向け
 主にISP同士の接続に使われる
 BGP（Border Gateway Protocol）
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.72

36

その他の経路情報


デフォルトゲートウェイ
デフォルトルートとも呼ばれる
 経路情報に存在しない宛先に適用される経路


インターネットへの出口が１つしかない時に使用される末端のPC
 インターネットへの出口が１つしかないルータ
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.73

デフォルトゲートウェイの実例
デフォルトゲートウェイをルータに向ければあとの経路制御はルータに任せられる
インターネット

デフォルトゲートウェイを

ルータのIP
アドレス
ルータのIPアドレス
192.168.0.254

ルータのIP
アドレスに向ける
ルータのIPアドレスに向ける

PC1Internet Week 2002 [2002/12/17]

・・・・・
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No.74

37

経路制御の身近な例題


Windowsでデフォルトゲートウェイを指定してみましょうIPで出てきた例題を元に
 ルータのIPアドレスは 192.168.0.254

インターネット
192.168.0.254
PC1Internet Week 2002 [2002/12/17]

・・・・・
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No.75

デフォルトゲートウェイの設定


TCP/IPのプロパティを開くデフォルトゲートウェイの項目にルータのIPアドレ
スを入力
Internet Week 2002 [2002/12/17]

ここでは192.168.0.254

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No.76

38

トランスポート層（TCP, UDP）
アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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No.77

素朴な疑問４
IPはパケットが壊れていると廃棄されると説明してたけどどうやって通信の信頼性を確保しているんだろう？
 ブロードバンドルータにファイアウォールの設定というのがあってポート番号というのが出てきたけどこれは何？


これらはトランスポート層に関係するInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.78

39

この層の役割は？


役割
届いたデータをどのアプリケーションに渡すかを決める橋渡しの役割（TCP, UDP）
 通信の信頼性の向上（TCP）


TCP（Transmission Control Protocol）
 UDP（User Datagram Protocol）
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.79

TCPとUDP共通の役割


IPは目的地に届けるのが役目だった

どのアプリケーション（Webやメール）に渡せ
ばいいかはわからない

TCP・UDPがポート番号を使ってデータを分類しアプリケーションに渡す

アプリケーション毎にポート番号が決められているInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.80

40

ポート番号

代表的なアプリケーションには世界共通のポート番号が割り当てられている
HTTP → TCP ポート80番
 SMTP → TCP ポート25番
 DNS→ UDP ポート53番

メールを送る場合ならTCPを利用しポート
番号を25番にセットしてデータを送信する
0〜1023の番号をWell Known Portと呼ぶ

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No.81

TCPの特徴

コネクション型のプロトコル
通信をする機器同士が接続処理を行う
 データが正しく届いたかどうか確認しあう IPで保証できなかった通信の信頼性を向上させている


接続処理を行いコネクションをはる

壊れていたら再送を要求する
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No.82

41

UDPの特徴

コネクションレス型のプロトコル
通信相手の状態を意識せず、送信したいときにデータを送信する
 TCPとは異なり通信の信頼性は保証しない
 信頼性を確保したい場合はアプリケーション側で行う必要がある ただし面倒な接続処理がない分、動作が軽い
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.83

TCPとUDPの使い分け


TCPを使うかUDPを使うか

アプリケーションを作るユーザが決める

実現したいサービスに応じて使い分ける

確実に届いて欲しいものはTCPを使う

メールやWeb

リアルタイムに送信したい、またはTCPの接続処理が邪魔になるくらい小さいデータを送る時
はUDPを使う
前者の場合はムービーといった映像や音声
 後者の場合はDNSなど
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.84

42

TCP・UDPの身近な例題
「ファイアウォールでポートを閉じる」が身近な例題の一つ外からアクセスされたくないTCPまたはUDPのポート番号を閉じてセキュリティを高める ほとんどのブロードバンドルータが備えている

インターネット

外からアクセスさせたくない
ポートをルータ等で閉じる
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No.85

ファイアウォールの設定例

TCP・
139番を閉じて（番を閉じて（Reject
Rejectして）いる
して）いる
TCP・UDPのポート
UDPのポート139※この設定画面はYAMAHA※この設定画面はYAMAHA RTA54iのものです
RTA54iのものですInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.86

43

アプリケーション層（１）DNS
アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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No.87

素朴な疑問５IPアドレスで相手を特定できるのは分かっ
たけどあんなややこしい番号を覚えないとだめなん？
 www.jprs.co.jp のようなものを良く見かけるけどこれはいったい何？


これらはアプリケーション層のDNSに関係するInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.88

44

この層の役割は？


役割
人間がインターネットをより扱いやすいものにするための仕組み
 覚えにくいIPアドレスの変わりに名前をつける

DNS（Domain Name System）

Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.89

なぜドメイン名・DNSが必要？


実はここまでの説明で通信そのものはでき
てしまう




ところが人間がIPアドレスをいちいち覚えるのは大変

IPアドレスではなくわかりやすい名前で通信相手を指定したい！

ドメイン名・DNS
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.90

45

ドメイン名とは

インターネットにおけるドメイン名の例

http://www.jprs.co.jp
matuura@example.co.jp


ドメイン名の特徴
IPアドレスに比べて分かりやすい文字列が使えるので覚えやすいInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.91

ドメイン名の構造（１）

使用できる文字の特徴
英数字・ハイフンで表記
 日本語（多言語）も使用できる 大文字・小文字の区別はない ピリオド「 . 」で区切られている
 先頭のwwwはホスト名を表す


http://www.jprs.co.jp
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No.92

46

ドメイン名の構造（２）

右は大きなくくり・左は小さなくくり

example.co.jp
第１レベルドメイン（TLD）
第２レベルドメイン（SLD）
第３レベルドメイン（3LD）

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No.93

ドメイン名の種類（１）gTLD（generic TLD）
.com, .net, .org, .info
 .aero, .biz, .coop, .museum, .name, .pro,.gov, .edu, .mil, .int


ccTLD（country code TLD）


国別TLD
.jp, .kr, .fr, .tv, ・・・ 全部で243種類ある
Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.94

47

ドメイン名の種類（２）

SLDに組織の属性を表す文字を定義した
TLDも存在する


.jpや.krなどには属性型がある

JPドメイン名では属性・地域型と汎用がある


属性型




地域型




{ac, ad, co, ed, go, gr, ne, or, lg}.jp
tokyo.jp, osaka.jp, ・・・

汎用JPドメイン名

SLDに自由な文字列が登録できる（例：jprs.jp）

Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.95

DNSとは


ドメイン名とIPアドレスを結びつける仕組み

www.example.co.jp


192.168.0.10

ドメイン名からIPアドレスを調べることを名前解決と呼ぶInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.96

48

DNSの仕組みDNSはクライアント・サーバモデル
クライアント：リゾルバ（プログラムの一種）
 サーバ：DNSサーバ、ネームサーバ


www.example.jpのIPアドレスは？

DNS
サーバ

DNS
クライアント192.168.0.10ですInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.97

DNSサーバの役割と仕組み


DNSサーバはあるドメイン名に関するデータベー
スだけを管理する
データベース：www.example.jp→192.168.0.10
 どこかのDNSサーバ1台で集中管理しない

つまりドメイン名毎にDNSサーバが存在しそのドメ
イン名を管理している


データベースが分散配置されている

DNSサーバ同士が連携している（後述）Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.98

49

DNSサーバの種類

ルートサーバ
一番最初に問い合わせる重要なDNSサーバ
 世界に１３個設置されている




TLDのDNSサーバ
各TLDを管理する組織が運用するDNSサーバ
 .ｊｐの場合はJPRSが.jpのDNSサーバを管理

SLD, 3LDを管理するDNSサーバ


ユーザが登録したドメイン名を管理する

名前解決を行うDNSサーバ


クライアントが名前解決を依頼するInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.99

DNSの木構造（１）
.
…

com

…

ac

ルート

jp
co

kr
jprs

example…

汎用JPドメイン名
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No.10050

DNSの木構造（２）

jpやco.jpなどの集合をゾーンと呼ぶ
DNSサーバはゾーンを単位として管理
 ゾーン≒ドメイン名
 上位のDNSサーバは下位のゾーンを「誰が管理しているのか」という情報を管理している

最上位にはルート（. ）ゾーンが存在
名前解決をルートから下にたどることでどんなドメイン
名でも調べることができる
 次ページで名前解決の流れを紹介Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.101www.jprs.jpのIPアドレス取得
DNSサーバ
DNSサーバ
DNSサーバjpのネームサーバはどこ？

あっちです
jprsのネームサーバはどこ？

.
jp

そっちです

リゾルバ

www.jprs.jpのIPアドレスは？

jprs.
jprs.jp

IPアドレスは61.120.151.80ですInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.10251

DNSに関連する身近な例題


名前解決に利用するDNSサーバを設定してみましょう
名前解決用のDNSサーバがいると仮定
 DNSサーバのIPアドレスは 192.168.0.100

インターネット

DNSサーバ
DNSサーバ
192.168.0.100

PC1Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.103

DNSサーバの設定


TCP/IPのプロパティを開く
優先DNSサーバの項目に192.168.0.100を入力
Internet Week 2002 [2002/12/17]

DNSサーバが複数いる場
合は代替DNSサーバの項目も入力する

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No.10452

アプリケーション層（その他）
アプリケーション層(HTTP, SMTP)
（DNS）
DNS）
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層

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No.105

素朴な疑問６IPアドレスで識別して運んだり、TCPで信頼性を確保してるのはなんとなくわかったけ
ど実際にどんなことができるの？
これらはアプリケーション層に関係するInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.10653

この層の役割は？


役割
インターネットにおけるサービスを提供する
 ホームページの閲覧

HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）

メールの送信や受信
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）
 POP3（Post Office Protocol version 3）

ファイルの転送

FTP（File Transfer Protocol）

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No.107

ここまでのおさらい

ブラウザを使ってホームページが表示されるまでを例に各層の機能と流れをおさらい（例）http://www.jprs.jpの表示

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No.10854

ホームページのアドレス入力
ホームページのアドレスをブラウザに入力する

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No.109

DNSサーバへの問い合わせ

入力されたアドレスからWebサーバのIPア
ドレスをDNSを使って調べる
インターネット

DNSサーバ
DNSサーバ
192.168.0.100
www.jprs.jpのIPアドレスを問い合わせる
PC1Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.11055

名前解決における経路制御


各DNSサーバへパケットを届ける
プロバイダA
プロバイダA
IGP

パケット

研究組織

DNSサーバ
DNSサーバ

IGP

EGP

EGP
IGP
企業

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IGP
プロバイダB
プロバイダB
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No.111www.jprs.jpのIPアドレス取得
DNSサーバ
DNSサーバ
DNSサーバjpのネームサーバはどこ？

あっちです
jprsのネームサーバはどこ？

.
JP

そっちです

リゾルバ

www.jprs.jpのIPアドレスは？

JPRS.JP

IPアドレスは61.120.151.80ですInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.11256

Webサーバへの接続
Webサーバ（www.jprs.jp）のIPアドレスが分かったので接続を開始する
 プロトコルとしてHTTPを使用する


HTTPはTCPを使いポート番号は80番を使用
 確実に届いて欲しいのでTCPを使用している


WebサーバWebサーバPC1Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.113

HTTPのやりとり

Webサーバからページを取得する
HTTPで定義されたコマンドを送る
 Webサーバが指定されたファイルを送信する


GET /index.html HTTP/1.0

WebサーバWebサーバPC1
HTMLInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.11457

ホームページの表示

Webサーバから取得したページを表示

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No.115階層構造における処理の流れ
送信側

受信側

アプリケーション層（HTTP）

サービス

アプリケーション層（HTTP）

トランスポート層（TCP）

データの種類

トランスポート層（TCP）

インターネット層（IP）

宛先IP
・配送
宛先IP・

インターネット層（IP）

ネットワーク層

電気信号変換ネットワーク層
ハードウェア層

ハードウェア層
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No.11658

おわりにInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.117

今日のまとめインターネットの仕組みについて
プロトコルと階層構造のモデル
 役割分担して動く

TCP/IPについて

インターネットの中核を担うプロトコルの解説

Internet Week 2002 [2002/12/17]

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No.11859

ざっと紹介しましたが・・・

１つ１つのプロトコルは奥が深いです

興味を持った分野をぜひ覗いて見て下さい

新しいプロトコル
IPv6（Internet Protocol version 6） 現在のIPv4が抱えている問題点などを改善した
新しいInternet Protocol
 IPv4を今の内に勉強しておくと理解しやすいかもInternet Week 2002 [2002/12/17]

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No.119Japan Registry Service Co., Ltd.

No.120

質疑応答

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60