２０１７年度 春学期・（ 火II ）情 報
第６回目 「情報通信ネットワークの仕組み」
14. サーバーとネットワーク機器
15. 通信プロトコル

東京学芸大学 自然科学系
宇宙地球科学分野 講師
講義資料は、http://astro.u-gakugei.ac.jp/~nishiura
西浦 慎悟
 「西浦クンの講義室」に縮小版（PDFファイル）を置く予定● 最初に

１４. サーバーとネットワーク機器

第６回目● ネットワーク 様々な要素が互いに関係を持った体系のことを指す言葉で、例えば「放送ネットワーク」や「福祉ネットワーク」というように使われる。本授業
でいう「ネットワーク」とはコンピュータ同士を互いに接続することで形成される「コンピュータ・ネットワーク」やこれを用いることで実現する「情報ネットワーク」のこと。

● サーバー 特定の役目を果たす目的でネットワーク上に配置されたコンピュータ、または、その目的のためにコンピュータ内で動作するプログラムの総称。
その役目・目的に合わせて「XXXサーバー」などと呼ばれ、ネットワークを介して様々なサービスを提供する。「クライアント」に対する概念。
例） ＷＥＢサーバー ： WEBページの閲覧に関する情報・データを提供する。
DNSサーバー： IPアドレスとURLの相互変換を行い、その情報を提供する。

ＤＨＣＰサーバー ：動的にIPアドレスを割り当て、データの送受信を行う。
メール・サーバー ： 電子メールの送受信・保管などを行う。

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１４. サーバーとネットワーク機器

第６回目● 様々なネットワーク機器
コンピュータ同士、ネットワーク同士を物理的に接続するために、様々な機器が使用される。コンピュータ・ネットワークの一般的な通信規格は「イーサネット」であり、これらの機器もイーサネット対応型であることが多い。
・ モデム アナログ回線からのアナログ信号を受信してデジタル信号化、デジタル信号をアナログ信号化してアナログ回線に送信するデータ送受信機器。

（NTT東日本
ADSLモデムNVIII）

・ ルータ データ中継機器で、データ転送ルートの選択機能を持つものの総称。無線LANやハブの機能を持ったものが多い。
・ ネットワーク・ハブ データ中継機器。Macアドレス（後述）からデータ送信先を判別するスイッチング機能を持つものはスイッチング・ハブと呼ばれる。
（本ページの画像は全てwikipediaより）（ネットワーク・ハブNETGEAR製）（無線ルーターバッファロー
WHR-G54S）

１４. サーバーとネットワーク機器

第６回目
・ イーサネット・ケーブル
イーサネット規格の機器を物理的に接続するためのケーブル。単にLANケーブルとも呼ばれる。
・ ＮＩＣ(Network Interface Controller)
ネットワーク信号を、PC内へ導入するためのパーツ。

家庭内 / 企業内

インターネットへの接続
・電話回線

ＮＩＣ

ＰＣ

・ケーブル回線・光回線
・携帯電話回線・無線アクセス・ポイント
・有線アクセス・ポイント
イン
ター
ネッ
トＮＩＣ

ＰＣ

ハブ

ＮＩＣ

ＰＣ

ＮＩＣ

ＰＣ

ルータ
モデム

家庭内
モデム

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１４. サーバーとネットワーク機器

第６回目● ISP（Internet Services Provider） インターネット接続事業者。様々な回線を介して、インターネットへの接続環境を提供する企業をさす。

● ネットワーク・トポロジー
PCやルーターなど通信機器、中継機器（これらを一括して「ノード」と呼ぶ）をどのように配置して、ネットワークを実現するか？

フル接続型

リング型

メッシュ型

スター型

一つの接続が途切れても、他の接続を使ってネットワークの機能を維持できることが重要。

ライン型

ツリー型

バス型

どのようなサーバーを配置するか？
回線の速度は？維持管理の負担はどの程度か？などにも留意する。

１５. 通信プロトコル

第６回目● 通信プロトコル（Communications Protocol）
プロトコル（Protocol） ： 「プロト = 最初の」、「コル = 糊」の意。古代ギリシャで、パピルスの巻物の最初に、内容などを記して糊付けしたものが言葉の由来。
「規定」「議定書」「外交儀礼」などと和訳される。
 ネットワークを介した情報通信のための規定・規約

ハードウェア・レベルの通信で使われるプロトコルから、アプリケーション・レベルで使われるプロトコルまで、プロトコルの階層構造が形成されている。
第７層 アプリケーション層

ＳＳＨ、ＤＮＳ、ＮＴＰ、ＤＨＣＰ、など

第６層 プレゼンテーション層 ＨＴＭＬ、ＸＭＬ、など
第５層 セッション層

ＨＴＴＰ、ＳＭＴＰ、ＰＯＰ３、ＦＴＰ、など

第４層 トランスポート層

ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＳＳＬ、など

第３層 ネットワーク層

ＩＣＭＰ、IP、など

第２層 データリンク層

ARP、イーサネット、PPP、など

第１層 物理（フィジカル）層

ＩＳＤＮ、10Base-T、1000Base-T、RS-232C、など↑プロトコルの階層構造

3１５. 通信プロトコル

第６回目● パケット（Packet）
元来は「小包」のこと。情報通信においては、第３層のネットワーク層で使用される情報の伝送単位を示す。１つのパケットに含まれるデータ量は、通信方式によって異なる。
パケット単位でデータを分割して送受信することによって、ネットワークの回線・帯域を長時間連続して占有することを回避できる。また、データの一部破壊・喪失に対しても、再送が容易になる。
注） 第２層データリンク層における伝送単位をフレーム、第４層トランス
ポート層のTCPにおける伝送単位をセグメントと呼ぶ。このような伝送単位をまとめてPDU（Protocol Data Unit、プロトコル・データ・ユニット）と呼ぶ。

● ポート（Port） / ポート番号
パケットを送受信するアプリケーションやサービスを指定する番号で、システムやサーバー、アプリケーションによって、使用するポート番号がほぼ決まっている。ウェルノウンポート番号の管理はIANA（= Internet
Assigned Number Authority）が行っている。

１５. 通信プロトコル

第６回目

・ ウェルノウンポート番号（Well Known Port Number）
システムや主なサーバー、アプリケーションなどが使用するポート。
ポート番号

サービスなどプロトコル

２１

ＦＴＰ（File Transfer Protocol、ファイル転送に使用）

TCP

２２

ＳＳＨ（Secure Shell、セキュアなリモート・アクセス）

TCP

２５

ＳＭＴＰ（Simple Mail Transfer Protocol、メールの送受信）

TCP

５３

Domain（DNSとの通信に利用）

TCP/IP

８０

ＨＴＴＰ（WEBサーバーとの通信）

TCP

110

ＰＯＰ３（メールサーバーとの通信）

TCP

443

ＨＴＴＰＳ（WEBサーバーとの暗号化通信）

TCP

520

ROUTER（ネットワーク経路の情報交換）

UDP↑ポート番号の例

ポートを不用意に「開けて」おくことで、不要なデータを送受信したり、不正なアクセスの入り口となり得る。これには、ポートを「閉じる」ことで対応する。

4１５. 通信プロトコル

第６回目● ＭＡＣアドレス（Media Access Control Address）
ネットワーク機器に対して、一意に割り当てられる物理的なアドレス。「03-A423-F5-34-22」や「23：34：E4：3C：20：05」と１６進数を用いて表される。最上位がベンダーID、次が機種ID、次がシリアルIDであることが一般的。ネットワーク上でMACアドレスとIPアドレスの変換にはARPなどが用いられる。
第１層の物理層、第２層のデータリンク層のプロトコルに使用される。

● ＩＰアドレス（Internet Protocol Address）
ネットワーク上の個々のネットワーク機器を識別するために割り当てられる物理的なアドレス。「157．105．104．235」や「110：232：152：59」など4つの0～255の10進数で表現される。
第３層のネットワーク層、第４層のトランスポート層のプロトコルに使用される。
ICANN（The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）が世界規模で管理し、さらに、その下を受ける形で「地域インターネット・レジストリ（Regional Internet Resistry = RIR）」が配分・登録・管理を行う。アジア・太平洋
地域を担当するのは、APNIC（= Asia-Pacific Network Information Centre）で、56カ国が参加している。
日本国内では、さらに、APNICの下を受けてJPNIC（JaPan Network Information
Center：一般社団法人）がIPアドレス空間の割り当てなどを行い、JPRS（JaPanRegistry Services Co., Ltd. ：株式会社）が具体的な登録・管理を行っている。

１５. 通信プロトコル

第６回目

ＩＰアドレスは以下のようにクラス分けされている。
クラス

IPアドレスの範囲

クラスＡ 0．0．0．0 ～ 127．255．255．255

ネットワーク部

ホスト部

上位８ビット

下位２４ビット

クラスＢ 128．0．0．0 ～ 191．255．255．255 上位１６ビット

下位１６ビット

クラスＣ 192．0．0．0 ～ 223．255．255．255 上位２４ビット

下位８ビットクラスＤ 224．0．0．0 ～ 239．255．255．255 ＩＰマルチキャスト（１対多通信）専用
クラスＥ 240．0．0．0 ～ 255．255．255．255 将来のために予約

例） 東京学芸大学のＷＥＢサーバー（？）のＩＰアドレスは、
１５７．１０５．１０４．２３５
ネットワーク部

 クラスＢ

ホスト部
所属するネットワークを示すネットワーク内の個々の機器（ノード）を示す

ネットマスク / サブネットマスク ネットワーク部とホスト部を区別するための数値で、「255．255．0．0」や「255：255：255：0」などと表現する。

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１５. 通信プロトコル

第６回目

グローバルＩＰアドレス ： ICANNを中心に世界的に管理されているＩＰアドレス。
プライベートＩＰアドレス ： プライベート・ネットワーク内で使用されるＩＰアドレス。以下のアドレスが、プライベート・ネットワーク用に予約されている。
10．0．0．0 ～ 10．255．255．255

プライベートＩＰアドレスとして 172．16．0．0 ～ 172．31．255．255
予約されているアドレス 

192．168．0．0 ～ 192．168．255．255○
インターネット

GW
orルーターＸ
ＩＰアドレスには物理的な限界があるため、その枯渇を防ぐために、プライベートＩＰなどを用いる。

PC１

PC２

PC３

プリンタ

プライベート・ネットワーク空間「PC1」「PC2」「PC3」「プリンタ」の間で相互に通信できる。また、外部への通信も可能だが、外部からは「GW 」または「ルーター」しか見えない。

１５. 通信プロトコル

第６回目● ドメイン名（Domain name） ネットワーク上において、個々のＰＣ、ルーターなどを識別するための名称。ICANNによって、ＩＰアドレスとセットで一元管理されている。ドメイン名とＩＰアドレスの相互変換は、第７層のアプリケーション層のDNSなどが行う。
・ ドメイン名の最後に国名の略称が入ることがある。
「jp」=日本、「au」=オーストラリア、「de」=ドイツ、「kr」=韓国、「uk」=イギリス、など

・ ドメイン名の最後が用途を示すことがある。
「com」=商業組織、「net」=ネットワーク用、「org」=非営利組織用、など

・ ｊｐドメインの場合、末尾の一つ手前が用途を示すことがある。
「ac」=教育・研究組織、「co」=営利組織、「go」=政府機関、「or」=法人、など● URL （Uniform Resource Locator） 統一資源位置指定子。インターネット上のリソース（資源）を特定するための文字列データ。URLアドレスとも呼ばれる。冒頭に「http://」「ftp://」「file://」などの入手手段を示すスキーム名を付ける。

● 電子メールアドレス（Electric Mail Address） ネットワーク上において、電子メールの発信元や送信先を表すアドレス。メールアドレス、メルアド、メアドなどとも呼ばれる。第５層のセッション層のSMTPやPOP３などが使用する。

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第６回目

本日の演習（その１）
自分のＰＣの現在の接続状況を確認する。
・ コマンドプロンプトを起動する
方法１ ： スタートメニューの「すべてのアプリ」「Windows システムツール」
 「コマンドプロンプト」
方法２ ： デスクトップのWindowsマークを右クリック
メニューの中から「コマンドプロンプト」 を選択。

MacOS X の場合
・ アプリケーションから 「ユーティリティ」
 「ターミナル」

でターミナルを開く。

方法３ ： エクスプローラーを起動する
上部メニューから「ファイル」
 「コマンドプロンプトを開く」 を選択。

MacOS X の場合

・ ipconfig を実行する
 ipconfig ［Enter］ または ipconfig /all ［Enter］

 ifconfig ［Enter］「IPv4アドレス」「サブネット・マスク」「デフォルト・ゲートウェイ」
イーサネット・アダプターの「MACアドレス」を記録せよ。

本日の演習（その２）

第６回目

DNSの働きを体験する。
・ コマンドプロンプト（MacOS Xではターミナル）を起動する
・ nslookup を実行する。
 nslookup （IPアドレス） ［Enter］ または nslookup （ドメイン名） ［Enter］

以下のドメイン名をＩＰアドレスに変換して、それを記録せよ。
複数回答があった場合は、その中の任意の一つで良い。
① www．u-gakugei．ac．jp② www．yahoo．co．jp
以下のＩＰアドレスをドメイン名に変換して、それを記録せよ。
③ １５７．１０５．９．１１４④ ２１０．１３９．２５３．１０４

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本日の演習（その３）

第６回目

自分のノートパソコンのポート状況を確認する。
・ コマンドプロンプト（MacOS Xではターミナル）を起動する・ netstat を実行する。
 netstat ［Enter］ または netstat （オプション） ［Enter］

netstat –a  LISTENING状態のみを表示。（結果として）TCPのみを表示。
netstat –n  表示が分り易くなる
netstat –o  プロセスＩＤを表示「LISTENING」 ： 待ち受け状態「ESTABLISHED」 ： 接続確立状態「CLOSE_WAIT」 ： 接続の終了待ち状態「TIME_WAIT」 ： 接続の終了待ち状態などなど

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