コンピュータネットワーク
Rev. 2019.09.25

講義ホームページ

cvwww.ee.ous.ac.jp/lect/cn/

講義概要✤ コンピュータネットワークは、近年急速に発展・普及し、社会の基盤として欠かせないものになっている。今後、ＩｏＴ（Internet of Things）
時代を迎えるにあたって、その重要性はますま
す高まっていく。
✤ 本講義では、今日のコンピュータネットワークで使われているＯＳＩ参照モデルを中心に、ネット
ワーク機器、通信プロトコル、セキュリティなどについて学習する。

講義内容✤ コンピュータネットワークの構成
ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット、ネットワーク機器、ＬＡＮケーブル、無線ＬＡＮ、サーバ・クライアント など✤ ネットワーク通信の方法
ＯＳＩ参照モデル、ＴＣＰ/ＩＰ、ルーティング、ポート、
ＤＮＳ、ＷＷＷや電子メールの通信プロトコル など✤ ネットワークセキュリティ
ファイアウォール、暗号化通信、電子署名 など

ネットワークの目的✤ コストパフォーマンスの改善✤ データの共有と公開✤ 信頼性の向上✤ 負荷の分散化✤ システムの拡張性・柔軟性の確保✤ リアルタイム性の向上

身近にあるコンピュータネットワーク✤ ホームネットワーク、ＳＯＨＯ✤ 銀行のＡＴＭ✤ 有料道路のＥＴＣ✤ コンビニエンスストアのＰＯＳ✤ カーナビゲーション、ＶＩＣＳ

ネットワークの形態✤ ＬＡＮ (Local Area Network)✤ ＷＡＮ (Wide Area Network)✤ イントラネット✤ インターネット

重要ＷＡＮ
電気通信事業者が提供するネットワークを利用して、離れた地域のＬＡＮ同士を接続したネットワーク

岡山事業所

大阪事業所

電気通信
事業者

東京本社

福岡事業所

インターネットとイントラネット✤ インターネット
複数のＬＡＮを接続して作られた世界規模のネットワーク。誰でも利用できる。

✤ イントラネット
インターネットの技術を利用して作られた、組織内のネットワーク。利用者は限定される。

インターネットの始まり✤ ＡＲＰＡＮＥＴ
１９６９年 アメリカ国防総省によって研究開発が始まる。
最初は、カリフォルニア大学、ユタ大学などの４箇所のコンピュータを結ぶ。
パケット交換技術を使用
１９８３年 ＴＣＰ/ＩＰ 通信方式を導入
１９９０年 学術利用から商用利用へ移行

インターネットの基礎となるインターネットを使ったサービス
Ｗｅｂページ、検索エンジン、電子メール、
ファイル転送、ネットワークストレージ、
コミュニケーションサービス、電子掲示板、ＳＮＳ、電子書籍、音楽配信、動画共有、
リモート接続、ＩＰ電話、電子商取引、
クレジットカード決済など

回線交換・パケット交換✤ 回線交換
回線交換機が通信回線を切り替えて、２台のコンピュータを接続する。
通信が切れるまで回線を占有する。

✤ パケット交換
データを小さく分割して送る。一つの回線を複数のコンピュータが同時に利用できる。

パケット
送信する
データ

受信した
データ

パケット
ヘッダ

コネクション型、コネクションレス型✤ コネクション型
通信相手との接続を確認してから、データを送信する。

✤ コネクションレス型
通信相手がいるか確認しないで、データを送信する。

通信プロトコル

重要

通信手順やデータ構成を決めたもの
プロトコルの標準化によって、異なる機器同士でも通信が可能になる。
Ｗｅｂ
メール
ファイル転送
時刻合わせ
遠隔操作

ＨＴＴＰ
ＳＭＴＰ，ＰＯＰ，ＩＭＡＰ
ＦＴＰ
ＮＴＰ
Ｔｅｌｎｅｔ，ＳＳＨ

ＯＳＩ参照モデル
ネットワーク通信を実現するための理想的なモデル

 通信に関する様々な仕組みを階層の形で分類している。
 各層が独立しているため、新たな技術を導入するとき、一つの層の変更だけに留めることができる。

通信のイメージ
送信側Ａ社

受信側Ｂ社

秘書課

秘書課

庶務課

庶務課

重要

ＯＳＩ参照モデル
名称

第７層 アプリケーション層

役割

アプリケーションごとの具体的なサービス※ Ｗｅｂ，電子メール，リモート接続 など
データの表現形式に関する機能

第６層 プレゼンテーション層 ※ 文字コード、画像フォーマット など
第５層 セッション層

通信の確立と切断

第４層 トランスポート層

通信の信頼性の確保※ 通信エラーの検出、再送 など

第３層 ネットワーク層

経路選択と中継による通信

第２層 データリンク層

直接的に接続した機器間の通信

第１層 物理層コネクタやケーブルの形状の規定
電気信号の形式

ＯＳＩ参照モデルによる送受信
送信側Ａ
アプリケーション層

受信側Ｃ

ヘッダ

プレゼンテーション層

アプリケーション層

データ

プレゼンテーション層

セッション層セッション層トランスポート層

トランスポート層

目的地 Ｃ

ルータＢ

ネットワーク層

ネットワーク層

ネットワーク層

データリンク層

データリンク層

データリンク層

物理層

物理層

物理層

送り先 Ｂ

ＯＳＩ参照モデルによる送受信
送信側Ａ

受信側Ｃ

アプリケーション層

アプリケーション層

プレゼンテーション層

プレゼンテーション層

セッション層セッション層トランスポート層

トランスポート層

ネットワーク層

目的地 Ｃ ルータＢ
ネットワーク層

ネットワーク層

データリンク層 データリンク層

データリンク層

物理層

物理層

物理層

送り先 Ｂ
送り先 Ｃ
送り先がＢなので受け取る

ＯＳＩ参照モデルによる送受信
送信側Ａ

受信側Ｃ

アプリケーション層

アプリケーション層

プレゼンテーション層

プレゼンテーション層

セッション層セッション層トランスポート層

トランスポート層

ルータＢ

ネットワーク層

ネットワーク層

ネットワーク層

データリンク層

データリンク層

データリンク層

物理層

物理層

物理層

送り先 Ｃ
送り先がＣなので受け取る

ＴＣＰ/ＩＰ ４階層モデル
ＯＳＩ参照モデル
理想的なモデルＴＣＰ/ＩＰ 4階層モデル
実際に策定されたモデル

７ アプリケーション層
６ プレゼンテーション層

４ アプリケーション層

５ セッション層

４ トランスポート層

３ トランスポート層

３ ネットワーク層

２ インターネット層

２ データリンク層
１ ネットワークインタフェース層
１ 物理層

ネットワーク機器
✤リピータ
✤ブリッジ
✤スイッチングハブ✤ルータ✤ゲートウェイ

２種類のアドレス✤ ＭＡＣアドレス （物理アドレス）
データリンク層で利用されるアドレス。
ＮＩＣに製造時に付けられる。変更はできない。
物理アドレスとも呼ぶ。

✤ ＩＰアドレス （論理アドレス）
ネットワーク層で利用されるアドレス。
接続先のネットワーク内において、個々の機器を識別するために付けられる。

重要

ＭＡＣアドレス
Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｄｄｒｅｓｓ

データリンク層でのノードの識別に利用される。
製造メーカーによってＮＩＣに固有のアドレスが書き込まれる。
４８ｂｉｔ

メーカーの識別番号

メーカー内での識別番号

階層別ネットワーク機器
ＯＳＩ参照モデル

対応する機器重要利用するアドレスアプリケーション層

プレゼンテーション層
セッション層ゲートウェイＩＰアドレス

トランスポート層
ネットワーク層
データリンク層

物理層

ルータ
ブリッジ
ＭＡＣアドレス
スイッチングハブ

リピータ

なし

第１層 物理層
ノード間を物理的に接続するための、電気的・機械的な仕様を規定する。

✤通信媒体
同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、
光ファイバーケーブル、無線（電磁波）✤物理層に位置する機器
リピータ

リピータ
物理層で、ネットワークを延長する機器

伝送路に流れてきた信号を受信して、増幅や波形を整形する。

伝送方向による通信の分類✤単方向通信 (simplex)
一方向のみに信号を送る✤半二重通信 (Half Duplex)
双方向に信号を送れるが、同時には送れない。

✤全二重通信 (Full Duplex)
同時に、双方向に信号を送れる。

ネットワーク トポロジー
複数のコンピュータを接続する形態

✤スター型
✤ツリー型
✤リング型
✤バス型

✤メッシュ型

ＬＡＮケーブル
ツイストペアケーブル（より対線）

ＬＡＮケーブルのカテゴリ
カテゴリ

通信速度

伝送帯域

ＣＡＴ５

１００Ｍｂｐｓ

１００ＭＨｚ

ＣＡＴ５ｅ

１Ｇｂｐｓ

１００ＭＨｚ

ＣＡＴ６

１Ｇｂｐｓ

２５０ＭＨｚＣＡＴ６ａ

１０Ｇｂｐｓ

５００ＭＨｚＣＡＴ７

１０Ｇｂｐｓ

６００ＭＨｚ重要

ＣＳＭＡ/ＣＤ① 送信前に伝送路にデータが流れていないか調べる。（ＣＳ）② 伝送路にデータが流れていなければ、どのノードも送信する権利がある。（ＭＡ）③ データの衝突を検出した場合、送信を停止する。（ＣＤ）
ノード

伝送路

ノード

ノード

ノード

第２層 データリンク層
通信媒体で直接接続されたノード間で通信するための仕様を規定する。

✤ データリンク層に位置する機器
ブリッジ、スイッチングハブ、Ｌ２スイッチ

ブリッジ，スイッチ
データリンク層で、ネットワーク同士を接続する装置。

コリジョンドメインを分割できる。
受信したフレームを一時的に記憶する。
フレームが壊れていないかチェックする。
宛先アドレスを見て、フレームを送り出すネットワークを選択する。

重要

ＭＡＣアドレス
Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｄｄｒｅｓｓ

データリンクに接続しているノードの識別に利用される。
ＬＡＮカードやネットワーク機器の製造時に固有のアドレスが書き込まれる。
４８ｂｉｔ

メーカーの識別番号

メーカー内での識別番号

イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）

重要

有線ＬＡＮで最も使われている規格。

物理層とデータリンク層を規定する。
✤ ＬＡＮケーブルの規格✤ ＣＳＭＡ／ＣＤ 方式✤ ＭＡＣアドレス✤ イーサネットフレーム

イーサネットフレーム
同期信号（５６ｂｉｔ）

開始信号（８ｂｉｔ）

宛先ＭＡＣアドレス（４８ｂｉｔ）

送信元ＭＡＣアドレス（４８ｂｉｔ）
タイプ／フレーム長（１６ｂｉｔ）

データ（４６～１５００ｂｙｔｅ）

ＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）（３２ｂｉｔ）

無線通信
分類

通信距離

技術名称

無線ＰＡＮ
(Personal Area Network)

１０ｍ前後

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど

無線ＬＡＮ(Local Area Network)

１００ｍ前後ＷｉＦｉ

数ｋｍ～１００ｋｍ

ＷｉＭＡＸ

-

３Ｇ、４Ｇ
ＬＴＥ

無線ＭＡＮ
(Metropolitan Area
Network )無線ＷＡＮ(Wide Area Network)無線ＬＡＮ
アクセスポイント
無線ＬＡＮと有線ＬＡＮの接続、無線ＬＡＮク
ライアント同士の接続を行う機器。
機種によってブリッジやルータの機能を持つ。

無線ＬＡＮの規格
規格

最大速度

周波数

ＩＥＥＥ８０２.１１

２Ｍｂｐｓ

２.４ＧＨｚＩＥＥＥ８０２.１１ｂ

１１Ｍｂｐｓ

２.４ＧＨｚＩＥＥＥ８０２.１１ａ５４Ｍｂｐｓ５ＧＨｚＩＥＥＥ８０２.１１ｇ

５４Ｍｂｐｓ

２.４ＧＨｚＩＥＥＥ８０２.１１ｎ

６００Ｍｂｐｓ

２.４ＧＨｚ／５ＧＨｚ

ＩＥＥＥ８０２.１１ａｃ ６.９Ｇｂｐｓ

５ＧＨｚ

ＩＥＥＥ８０２.１１ａｄ ６.８Ｇｂｐｓ

６０ＧＨｚ

チャンネル
複数のノードが同時に通信できるように、
周波数帯域を分割したもの。
５ＭＨｚ

１

２

２.４１２ＧＨｚ

３

４

５

６

１３ｃｈ

ＣＳＭＡ/ＣＡ

重要① 送信前に同じチャンネルを使用しているノードがないか調べる。（ＣＳ）② 他のノードが通信していなければ、どのノードも送信する権利がある。（ＭＡ）③ 他のノードが通信していないことを検出したら、ランダムな待ち時間をとってから、通信を開始する。（ＣＡ）

無線のセキュリティ✤ＳＳＩＤ
無線ＬＡＮのネットワークグループの名前✤認証方式
 ＷＥＰ 脆弱性があり、推奨されない
 ＷＰＡ／ＷＰＡ２✤暗号化アルゴリズム
 ＡＥＳ

共通鍵暗号方式の一つ

第３層 ネットワーク層
終端ノード間（エンドツーエンド）の通信の仕様を規定する。

✤ ネットワーク層に位置する機器
ルータ、Ｌ３スイッチ（レイヤ３スイッチ）✤ ネットワーク層のプロトコル
ＩＰ、ＡＲＰ、 ＤＨＣＰ、 ＩＣＭＰ

ルータ，Ｌ３スイッチ
ネットワーク層で、ネットワーク同士を接続する装置。

パケットの宛先アドレスを見て、伝送経路を決定する。
ルータ同士が通信して、経路制御情報を自動的に更新する。

ＩＰ（インターネット プロトコル）
重要
終端ノード間の通信を実現する。
役割✤ ＩＰアドレスの規定✤ 経路制御（ルーティング）

プライベートアドレス

重要

インターネットから独立したネットワーク内のみで使用できるＩＰアドレス
クラスＡ １０．０．０．０～ １０．２５５．２５５．２５５

クラスＢ １７２．１６．０．０ ～ １７２．３１．２５５．２５５クラスＣ １９２．１６８．０．０ ～１９２．１６８．２５５．２５５

グローバルアドレス
インターネットへの接続に使用するＩＰアドレス

重要

ＩＰアドレス（ＩＰｖ４）
クラスＡ
０

クラスＢ
１０

クラスＣ
１１０

クラスＤ
１１１０

ネットワーク部

ホスト部

プライベートアドレス

重要

インターネットから独立したネットワーク内のみで使用できるＩＰアドレス
クラスＡ １０．０．０．０～ １０．２５５．２５５．２５５

クラスＢ １７２．１６．０．０ ～ １７２．３１．２５５．２５５クラスＣ １９２．１６８．０．０ ～１９２．１６８．２５５．２５５

グローバルアドレス
インターネットへの接続に使用するＩＰアドレス

ネットワークアドレス

重要✤ ネットワークアドレス
ＩＰアドレスのホスト部のｂｉｔを０にして表記する。
例： １７６.１６.０.０ （クラスＢ）✤ ブロードキャストアドレス
ＩＰアドレスのホスト部のｂｉｔを１にして表記する。
例： １９２.１６８.１.２５５ （クラスＣ）✤ 実際に利用できるホストの数

2𝑛 − 2 （𝑛 : ホスト部のｂｉｔ数）

ブロードキャストドメイン
ルーター
192.168.1.0のネットワーク

192.168.2.0のネットワーク

スイッチングハブ

スイッチングハブ

リピータハブリピータハブリピータハブリピータハブ192.168.1.1

192.168.1.3

192.168.2.1

192.168.2.3

192.168.1.2

192.168.1.4

コリジョンドメイン
ブロードキャストドメイン

192.168.2.2

192.168.2.4

重要

サブネットワーク

１つのネットワークを小さなネットワークに仮想的に細分化する。
例：クラスＢ
１０

サブネットマスク
１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１００００００００００
２５５

２５５

２５２

０

サブネット

１０

ネットワーク部

ホスト部

ＮＡＴ
Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ

プライベートアドレスをグローバルアドレ
スに変換する技術。
プライベートアドレスのコンピュータをイ
ンターネットに接続できるようになる。
ルータの機能の一つ。

ＩＰｖ６
ＩＰｖ４のアドレスの枯渇に備えて、アドレ
ス数を大幅に増やした新しい規格のＩＰ
アドレス。
１２８

３６

✤ １２８ｂｉｔ ２ ≒ ３４０×１０ 個✤ １６ｂｉｔごとに「：」で区切り、１６進数で書く。
✤ 「００００」は「０」と表記する。
✤ ：０：が連続する場合、０ を省略できる。

ＡＲＰ
Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ

ＩＰアドレスからＭＡＣアドレスを知るために、ネットワーク内の全ノードに問い合わせるプロトコル。
ネットワーク層のプロトコル。

ＡＲＰパケット
ハードウェアタイプ（１６ｂｉｔ） プロトコルタイプ（１６ｂｉｔ）

ＨＬＥＮ（８ｂｉｔ） ＰＬＥＮ（８ｂｉｔ） オペレーション（１６ｂｉｔ）
送信元ＭＡＣアドレス（４８ｂｉｔ）
送信元ＩＰアドレス（３２ｂｉｔ）

探索するＭＡＣアドレス（４８ｂｉｔ） 要求時にはすべて０探索するＩＰアドレス（３２ｂｉｔ）

ＤＨＣＰ
Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ

ネットワークに接続されたノードに、ＩＰア
ドレスを自動的に割り振るプロトコル。
ＵＤＰを使用する。ポート番号は６７，６８。

ＬＡＮケーブルを接続、または、無線のアクセスポイントを選ぶだけで、ネットワークを利用できるようになる。

ＤＨＣＰのしくみ① ＤＨＣＰ発見
クライアントがＤＨＣＰ発見パケットを送る。
ＤＨＣＰサーバが利用可能なＩＰアドレスを通知する（提供パケット）。

② ＤＨＣＰ要求通知を受けて、クライアントが要求パケッ
トを送る。ＤＨＣＰサーバーが確認応答パケットを送り返して、通信が完了する。

ＩＣＭＰＩｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｏｒｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ

インターネット層で、通信状態の確認に用いるプロトコル。
タイプ
内容
８
エコー要求
０
エコー応答
３
到達不能
１１ 時間超過
１０

ルータ請願

意味
ＩＰパケットが宛先に届くか確認する。
エコー要求に対する応答
ＩＰパケットが宛先に届かない。
規定数以上のルータを経由したため、パケットが破棄された。
自分のネットワークのルータを探索する。

ネットワーク内部と外部への通信
Ｙｅｓ

宛先ＩＰのネットワーク部が送信元ＩＰと同じか？

ＭＡＣアドレスが
Ｎｏ
既知か？
Ｙｅｓ

フレーム送信Ｎｏ

ＭＡＣアドレス

ＡＲＰで
問い合わせ

送信先をデフォルト
ルートに設定経路制御（ルーティング）
受信したパケットの宛先アドレスと経路制御
表（ルーティングテーブル）を比較して、次の送り先のルータを決定する。

✤ 静的経路制御（スタティックルーティング）
経路制御表を手作業で設定する。

✤ 動的経路制御（ダイナミックルーティング）
ルータ同士が通信して、経路制御表を自動更新する。

自律システムと経路制御
自律システム (Autonomous System)
経路制御を行う単位。インターネット接続業者（プロバイダ）や、組織、機関など。
ＡＳ

ＥＧＰ

ＡＳ
ＡＳ

ＡＳ

ＩＧＰ
ルータ

ルーティングプロトコル

重要✤ＩＧＰ (Interior Gateway Protocol)
ＡＳ内で使用するルーティングプロトコル✤ ＲＩＰ (Routing Information Protocol)✤ ＯＳＰＦ (Open Shortest Path First)✤ＥＧＰ (Exterior Gateway Protocol)
ＡＳ間で使用するルーティングプロトコル✤ ＢＧＰ (Border Gateway Protocol)

第４層 トランスポート層

重要

アプリケーション間の通信方式を規定する。通信の信頼性を提供する。

✤ トランスポート層のプロトコル✤ ＴＣＰ (Transmission Control Protocol)
コネクション型。信頼性を保証する。

✤ ＵＤＰ (User Datagram Protocol)
コネクションレス型。信頼性を保証しない。

ＵＤＰ
ＩＰを用いてコネクションレス型の通信を行う。通信の信頼性は低いが、高速に実行できる。
時間

送信元
データ

送信先

ＴＣＰ
ＩＰを用いてコネクション型の通信を行う。
通信の信頼性が高いが、ＵＤＰに比べて、通信制御が複雑で時間がかかる。
時間

送信元
データ

送信先

確認応答

ＵＤＰヘッダ
送信側ポート番号（１６ｂｉｔ） 受信側ポート番号（１６ｂｉｔ）
データ長（１６ｂｉｔ）
データ

チェックサム（１６ｂｉｔ）

ＴＣＰヘッダ
送信側ポート番号（１６ｂｉｔ） 受信側ポート番号（１６ｂｉｔ）
シーケンス番号（３２ｂｉｔ）

確認応答番号（３２ｂｉｔ）
コントロール
データ
オフ
予約 フラグ（６ｂｉｔ）
ウインドウサイズ（１６ｂｉｔ）
U
A
P
R
S
F
セット
（６ｂｉｔ）R C S S Y I（４ｂｉｔ）G K H T N N

チェックサム（１６ｂｉｔ）
オプション
データ

緊急ポインタ（１６ｂｉｔ）
パディングＴＣＰ コントロールフラグ
コントロールフラグ

役割・意味

ＵＲＧ

Ｕｒｇｅｎｔ

緊急に処理すべきデータが含まれている

ＡＣＫ

Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔ

確認応答

ＰＳＨ

Ｐｕｓｈ

アプリケーション層へすぐにデータを渡す

ＲＳＴ
ＳＹＮ
ＦＩＮ

Ｒｅｓｅｔ

通信の強制切断

Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅ

通信開始の要求

Ｆｉｎ

通信終了の要求ＴＣＰ コネクション管理✤ コネクションの確立
送信元

ＡＣＫ

ＳＹＮ

ＡＣＫ＋ＳＹＮ
送信先✤ コネクションの切断
送信元

ＡＣＫ

ＦＩＮ
ＡＣＫ
送信先

ＦＩＮ

ＴＣＰ セグメントの送信✤ セグメントの送信
送信元

データ１
送信先

データ２

ＡＣＫ
次はデータ２

ＡＣＫ
次はデータ３✤ セグメントの再送
送信元

送信先

タイムアウト
データ１

データ１

ＴＣＰ シーケンス番号と確認応答番号✤ シーケンス番号
送信するデータの先頭が、全データの何ｂｙｔｅ目であるかを表す。

✤ 確認応答番号
次に送信してもらうデータの先頭が、全データの何ｂｙｔｅ目になるかを表す。

ＴＣＰ フロー制御
確認応答を待たないで、複数のセグメン
トを連続して送る方式。

ウインドウサイズ
受信側が一度に受け取れるデータ量。
通信途中にウインドウサイズを変更できる。
送信元

送信先

クライアント・サーバー モデル✤ サーバー
サービスを提供するプログラム✤ クライアント
サービスを受けるプログラム
Ｗｅｂブラウザ

メールソフト

要求
応答

Ｗｅｂサーバー

メールサーバー
メールソフト重要

ポート番号コンピュータ内で通信を行っているプロ
グラムの識別に用いる。
メール
サーバ

Ｗｅｂ
サーバ

メール
ソフト

Ｗｅｂ
ブラウザ

２５

８０

５００００

５０００１

トランスポート層

ポート番号

ネットワーク層

ＩＰアドレスデータリンク層

ＭＡＣアドレスポート番号の分類✤ ウェルノウン・ポート (well-known port)
広く利用されるサービスに、あらかじめ定められているポート番号。 （０～１０２３番）✤ 登録済みポート (registered port)
あらかじめ定められているポート番号。
（１０２４～４９１５１番）✤ 動的ポート (dynamic port)
自由に利用できるポート番号。
（４９１５２～６５５３５番）

ウェルノウン・ポート番号（一部）
ポート番号

プロトコル

内容

20

FTP-data

ファイル転送（データ）

21

FTP

ファイル転送（制御）

22

SSH

遠隔ログイン（セキュリティあり）

23

Telnet

遠隔ログイン25

SMTP

電子メール（送信）53

DNS

ドメイン名管理

80

HTTP

WWW

110

POP3

電子メール（受信） POP ver.3

123

NTP

時刻同期

143

IMAP

電子メール（受信） IMAP ver.4

443

HTTPS

WWW（セキュリティあり）

ＩＰに関連する技術
✤ＤＮＳ
✤ＤＨＣＰ
✤ＮＡＴ／ＮＡＰＴ
✤ＩＣＭＰ
✤ＡＲＰ

ＤＮＳ

重要

Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ

ドメイン名とＩＰアドレスの対応を管理し、その情報を提供する。
ＵＤＰを使用する。ポート番号は５３。

ドメイン名
ＩＰアドレスに代えて、人間が理解しやす
い表記にしたコンピュータの名前。

ｊｐ（日本）ドメイン下のドメイン
ドメイン名

組織

ａｃ

大学

ｃｏ

企業

ｅｄ

幼稚園、小・中・高等学校など

ｇｏ

政府機関

ｎｅ

ネットワークサービス提供組織

ｇｒ

任意団体

ａｄ

ＪＰＮＩＣの会員

ｌｇ

地方公共団体ｔｏｋｙｏ，ｏｓａｋａ など

地域ドメインＤＮＳの階層構造
ルート
ネームサーバｕｋ
ネームサーバｅｄｊｐ
ネームサーバ

ｎｅ

ａｃ

ｏｕｓ

ｄｕ
ネームサーバｏｒｇｏＴＣＰ/ＩＰ参照モデル
ＯＳＩ参照モデル

重要

ＴＣＰ/ＩＰ参照モデル

７ アプリケーション層
６ プレゼンテーション層

４ アプリケーション層

５ セッション層
４ トランスポート層

３ トランスポート層

３ ネットワーク層

２ インターネット層

２ データリンク層
１ ネットワークインタフェース層
１ 物理層

第５層～第７層
第５層 セッション層
通信の開始と終了の手順を定める。

第６層 プレゼンテーション層
データの符号化や変換の方式を定める。

第７層 アプリケーション層
アプリケーションごとの通信方式を定める。ユーザと接する部分。

アプリケーションプロトコル
アプリケーションに特化した通信方式を定めたプロトコル。

通信サービスごとにプロトコルが異なる。
セッション層、プレゼンテーション層、ア
プリケーション層の機能がアプリケーショ
ンプログラムに組み込まれる。

アプリケーションプロトコル例
プロトコル名ＴＥＬＮＥＴ
ＳＳＨ
ＦＴＰ
ＳＭＴＰ
ＰＯＰ
ＩＭＡＰ
ＨＴＴＰ
ＨＴＴＰＳ
ＤＮＳ

サービス内容遠隔ログイン
遠隔ログイン（暗号化通信）
ファイル転送電子メールの配信
電子メールの受信（クライアントで管理）
電子メールの受信（サーバで管理）
Ｗｅｂページの転送
Ｗｅｂページの転送（暗号化通信）
ドメイン名管理ＨＴＴＰ
クライアントＷｅｂサーバ

ＴＣＰでコネクション確立

ページ要求 ＧＥＴ /index.html
コマンド
２００ ＯＫ 応答
データ送信
ＴＣＰでコネクション切断

ＨＴＴＰ（ページが存在しない場合）
クライアントＷｅｂサーバ

ＴＣＰでコネクション確立

ページ要求 ＧＥＴ /hoge.html
コマンド
４０４ Ｎｏｔ Ｆｏｕｎｄ 応答
ＴＣＰでコネクション切断

ＳＭＴＰ①
クライアントＳＭＴＰサーバ
ＴＣＰでコネクション確立
２２０ Ｇｒｅｅｔｉｎｇ 応答

通信開始 ＨＥＬＯ ホスト名
２５０ ＯＫ 応答
送信者送信 ＭＡＩＬ メールアドレス

２５０ ＯＫ 応答
受信者送信 ＲＣＰＴ メールアドレス
２５０ ＯＫ 応答

ＳＭＴＰ②
クライアントＳＭＴＰサーバ
データ送信 ＤＡＴＡ
開始
３５４ Ｅｎｔｅｒ ｍａｉｌ 応答
メールデータ
データ送信 ．

終了

２５０ ＯＫ 応答

通信終了 ＱＵＩＴ

２２１ Ｃｌｏｓｉｎｇ 応答
ＴＣＰでコネクション切断

ＰＯＰ①
クライアントＰＯＰサーバ
ＴＣＰでコネクション確立＋ＯＫ 応答ユーザ名
ＵＳＥＲ ユーザ名
送信＋ＯＫ 応答パスワード
ＰＡＳＳ パスワード
送信＋ＯＫ 応答

状態問合せ ＳＴＡＴ

エラーの場合は、－ＥＲＲを返す＋ＯＫ メール件数 応答

ＰＯＰ②
クライアント
リスト要求 ＬＩＳＴ

ＰＯＰサーバ＋ＯＫ メール一覧 応答

メール取得 ＲＥＴＲ メール番号
要求＋ＯＫ メール内容
応答：：
通信終了 ＱＵＩＴ＋ＯＫ 応答ＴＣＰでコネクション切断

アドレス変換
プライベートアドレスとグローバルアドレスの変換を行う。

✤ＮＡＴ
✤ＮＡＰＴ
✤ポートフォワーディング

ＮＡＰＴ
Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｐｏｒｔ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ

プライベートネットワーク内の多数のノードをインターネットに接続する技術。

ＮＡＴのＩＰアドレス変換の機能に加えて、ポート番号の変換も行う。
ポート番号で、プライベートネットワークのノードを区別する。

ＮＡＰＴのしくみ
送信元
ＩＰアドレス：ポート番号

プライベート側のグローバル側ＩＰアドレス：ポート番号 のポート番号
１９２.１６８.０.１：１０２５

２０００

１９２.１６８.０.２：１０２５

２００１

１９２.１６８.０.３：１０２５

２００２

１９２.１６８.０.１：１０２５

２０１.２３.４５.１：２０００
ＮＡＰＴ

２０１.２３.４５.１

１９２.１６８.０.２：１０２５

２０１.２３.４５.１：２００１

１９２.１６８.０.３：１０２５

２０１.２３.４５.１：２００２

ポートフォワーディング
Ｐｏｒｔ ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ
特定のポート番号宛にインターネット側から届いたパケットを、プライベートネット
ワーク内のあらかじめ定めたノードへ転送する機能。

ポートフォワーディングのしくみ
１９２.１６８.０.１

ポート番号

変換アドレス

８０１９２.１６８.０.３

ＰＦ１９２.１６８.０.２
Ｗｅｂサーバ２０１.２３.４５.１

２０１.２３.４５.１：８０

１９２.１６８.０.３：８０

１９２.１６８.０.３

プライベートネットワーク内のサーバをインターネットからアクセスできる。

ファイアウォール
外部のネットワークの攻撃からコンピュー
タを守る仕組み。
外部から送られてきたパケットを調べ、条件に合うパケットだけを通過させる。
許可されてないポート宛のパケットをトランスポート層 破棄する。通信が確立していない相手からのパケットを破棄する。
ネットワーク層

許可されていないＩＰアドレスのパケッ
トを破棄する。

ＤＭＺ （非武装地帯）
Ｄｅｍｉｌｉｔａｒｉｚｅｄ Ｚｏｎｅ
外部ネットワークからも内部ネットワーク
からも隔離したネットワーク。
外部へ公開するサーバを置く。万が一、サーバが攻撃を受けても、内部ネット
ワークには被害が及ばないようにする。

通信の暗号化

重要✤共通鍵暗号方式
暗号化と復号に１つの共通鍵を使用する。

✤公開鍵暗号方式
暗号化に公開鍵、復号に秘密鍵を使用する。

✤ハイブリッド暗号方式
暗号化と復号は共通鍵暗号で行い、共通鍵の伝達は公開鍵暗号で行う。

共通鍵暗号方式
送信側

受信側

平文
データ

平文
データ

共通鍵

盗み見される
危険がある

復号
共通鍵

暗号化
暗号化
データ

暗号化
データ

公開鍵暗号方式
送信側

受信側

平文
データ

平文
データ

公開鍵

受信側が
鍵を用意する
公開鍵

復号
秘密鍵

暗号化
暗号化
データ

暗号化
データ

ハイブリッド暗号方式✤共通鍵暗号方式
共通鍵を盗み見される危険がある。
暗号化と復号の計算処理は速い。

✤公開鍵暗号方式
暗号化と復号の計算処理は遅い。
データ（通信量が大きい）を共通鍵方式で送り、その共通鍵（通信量が小さい）は公開鍵暗号方式で安全に送る。

ハイブリッド暗号方式
送信側
公開鍵

受信側
公開鍵

秘密鍵

受信側が公開鍵を用意する
送信側が共通鍵を用意する

共通鍵
暗号化
データ

公開鍵暗号方式

共通鍵暗号方式

共通鍵
暗号化
データ

ディジタル署名
送信側

受信側

平文
データ

平文
データ

ダイジェスト秘密鍵

同一であるかダイジェスト
確認する

送信側が鍵を用意する

ダイジェスト

公開鍵

公開鍵

デジタル署名デジタル署名認証局
第三者の立場で、通信相手の身元を保証する。身元を保証する電子証明書の発行と管理を行う。

送信者
認証局に、証明書の発行を申請する。

受信者
認証局に、証明書の有効性を確認する。

ＨＴＴＰＳ
クライアントサーバ

認証局の秘密鍵で暗号化 サーバの

電子証明書
認証局の
公開鍵

公開鍵

認証局

電子証明書を確認
共通鍵を作成サーバの公開鍵で暗号化

共通鍵ネットワークを介した攻撃✤不正アクセス✤踏み台攻撃✤ＤｏＳ攻撃 (Denial of Service)✤なりすまし✤フィッシングクラウドコンピューティング
サーバに置かれているソフトウェアやデータ
を、ネットワークを介して使用する形態。

✤ ＩａａＳ (Infrastructure as a Service)
ハードウェアとＯＳを提供する。

✤ ＰａａＳ (Platform as a Service)
ＩａａＳに加えて、サーバプログラムを提供する。

✤ ＳａａＳ (Software as a Service)
ＰａａＳに加えて、アプリケーションを提供する。