データ通信工学 2025年度前期(1年)

今日、やったこと [確認テスト]イーサネット、IP、ARP 第3層のプロトコル(TCP・UDP) ポート番号 今日のホワイトボード 第3層のプロトコル IP(第2層)の上位プロトコル(第3層)にはTCPとUDPの2種類がある。 第4層には利用目的に特化したプロトコルたちがある。 第3層のTCP、UDPは第4層のプロトコルを特定して渡す。 TCP、UDPのどちらを使うかは、第4層のプロトコルによって決まる。 図　第3層のプロトコル ポート番号 TCP、UDPは第4層のプロトコルの特定をポート番号で行う。 第4層のプロトコルはあらかじめ利用するポート番号が決められている。これをウェルノウンポートと呼ぶ。 図　ポート番号 TCPは 人が扱うデータを確実に効率よく送受信する仕組みを持つプロトコル。 第4層のプロトコルの特定以外にいろいろとやっている。 図　TCPは UDPは 機械が扱うデータを負荷なく送受信するプロトコル。 第4層のプロトコル特定以外何もしていない。 図　UDPは 次回は TCPのはなし。

今日、やったこと  イーサネット、IP、ARP　演習２ 今日のホワイトボード 配布資料「イーサネット、IP、ARP　演習２」をやりました。 ホストAにて 1.IPがルーティング ルーティングした結果、172.16.10.1へ送信することになる。 図　ホストAのIPがルーティング 2.ARPがMACアドレスを調べる IPがルーティングした結果、172.16.10.1へ送信することになったが、イーサネットは宛先をMACアドレスで指定する。 IPアドレス172.16.10.1のMACアドレスをARPに従って調べる。 図　ホストAのARPがMACアドレスを調べる 3.データ送信 ルーティング結果の172.16.10.1のMACアドレスが分かったので、データ送信用パケットを送信。 図　ホストAからデータ送信パケットを送信 ルーター１にて No.①のパケットをルーター１が受信して始まる。 1.IPがルーティング 受信したパケットの宛先は172.16.12.25。こちらに届けるためにルーティングを行う。 ルーティング結果は172.16.100.1から172.16.100.254へ送信。 図　ルーター１のIPがルーティング 2.ARPがMACアドレスを調べる IPがルーティングした結果の172.16.100.254のMACアドレスをARPに従って調べる。 今回はARPテーブルに対象データがないため、ARPリクエスト、ARPレスポンスのやり取りが発生する。 図　ルーター１のARPがMACアドレスを調べる 3.データ送信パケットを送信 受信したパケット①を宛先の172.16.12.55に届くように転送する。 図　ルーター１からデータ送信パケットを送信 ルーター２にて ルーター２がパケット④を受信して始まる。 1.IPがルーティング 受信したパケットの宛先は172.16.12.25。こちらに届けるためにルーティングを行う。 ルーティング結果は172.16.15.1から172.16.12.15へ直接送信。 図　ルーター２のIPがルーティング 2.ARPがMACアドレスを調べる IPがルーティングした結果の172.16.12.15のMACアドレスをARPに従って調べる。 今回もARPテーブルに対象データがないため、ARPリクエスト、ARPレスポンスのやり取りが発生する。 図　ルーター...

今日、やったこと イーサネット、IP、ARP 今日のホワイトボード 配布資料「フレーム送出までの実際の処理」 ホストAからホストBへデータを送信する際のIP、ARP、イーサネットの処理をシミュレーションしました。 ①ホストAのIPがルーティング ホストAのIPが持つルーティングテーブルと宛先172.16.8.11を使ってルーティング。 ②ホストAのARPがMACアドレスを取得 172.16.4.1のMACアドレスを調べる。まずはARPテーブルをチェック。 図　IPがルーティング、ARPテーブルチェック ③ARPリクエストパケット送信 ARPテーブルに対象データがないため、ARPリクエストパケット送信。 ④ARPレスポンスパケット受信 ARPリクエストパケットを受信したルーターはARPレスポンスパケットを送信する。 図　ARPリクエストパケット送信、ARPレスポンスパケット受信 ⑤ホストB宛てデータパケット送信 ルーターのMACアドレスが分かったので、ホストB宛てのパケットが送信できる。 図　ホストB宛てデータパケット送信 配布資料「イーサネット、IP、ARP　演習１」 ホストAからホストCへデータを送信する際のイーサネット、IP、ARPの処理の流れをシミュレーションした。 1.ホストAにて IPがルーティングし、宛先を決定。 決定された宛先のMACアドレスをARPが取得。 ARPが取得した宛先のMACアドレスを使って、データ送信パケットを送出。 図　ホストAにて 2.ルーターにて ホストAから送信されたホストC宛てのパケットはルーターが受信する。 ルーターは受信パケットのIPヘッダ内の宛先IPアドレスとルーティングテーブルでルーティング。 決定された宛先のMACアドレスをARPが取得。 ARPが取得したMACアドレスを使って、受信したデータパケットを転送する。 図　ルーターにて ポイント プロトコル(イーサネット、ARP、IP)の役割、処理の流れを理解してください。 ルーティングの際に使うのは 受信パケットのIPヘッダ内の宛先IPアドレス 自分が持っているルーティングテーブル です。 ARPはまず、自分が持っているARPテーブルを確認します。 次回は 同じようなことを自力でやってもらいます。 時間が余ればテストをします。  

今日、やったこと [確認テスト]ルーティングテーブル作成4 イーサネットとIP ARP 今日のホワイトボード IPとイーサネットの役割分担 IPの仕事はルーティング。 イーサネットの仕事はパケットの送受信。 IPがルーティングして決定した宛先にイーサネットはパケットを送信する。 図　IPとイーサネットの役割 イーサネットヘッダ、IPヘッダの宛先、送信元情報 パケットの イーサネットヘッダ IPヘッダ に書き込まれている 宛先 送信元 は下図のようになっている。 図　IPヘッダ、イーサネットヘッダの宛先、送信元情報 IPヘッダの宛先は最終的にたどり着きたい宛先。 イーサネットヘッダの宛先はIPがルーティングした結果の宛先。 IPアドレスからMACアドレスへ変換 IPのルーティング結果はIPアドレス。 しかし、イーサネットが必要なのはMACアドレス。 IPアドレスからMACアドレスに変換する必要がある。 ARP （Address Resolution Protocol)を使って変換。 図　ルーティング後 ARP ARPはIPアドレスからMACアドレスへの変換をおこなうためのプロトコル。 手順は以下のとおり。 ①ARPテーブルチェック ARPテーブルは過去に調べたIPアドレスとMACアドレスの対応表。 ここにデータがあれば、そのデータを使う。 なければ、ARPリクエスト送信へ。 図　①ARPテーブル確認 ②ARPリクエスト送信 ARPテーブルにデータがなければ、ARPリクエストを送信する。 ARPリクエストは全PCが受信してほしいので、イーサネットヘッダの宛先MACアドレスはブロードキャストアドレス(ff:ff:ff:ff:ff:ff)。 ARPリクエストパケットを受信したPCは 検索対象が自分でなければ廃棄 検索対象が自分ならARPレスポンスを返信 する。 また、ルーターはARPリクエストを別ネットワークに転送しない。 図　ARPリクエスト送信、ARPレスポンス受信 次回は ARPのつづき。  

今日、やったこと [確認テスト]ルーティンテーブル作成3 ルーティングテーブル作成演習4 ルーティングプロトコル 今日のホワイトボード ルーティングテーブル作成演習4 ネットワークがたくさんあってめんどくさそう。 図　ネットワーク ルーターAのルーティングテーブル_ver.1 今までと同じようにルーティングテーブルを作ると以下のとおり。 図　ルーターAのルーティングテーブル_Ver.1 ネットワークがたくさんあるため、ルーティングテーブルの行数も多くなる。 ルーターAのルーティングテーブル_ver.2 以下から、ルーティングテーブルをコンパクトにできる。 172.17.10.0/24、172.17.100.0/24、172.17.110.0/24のネットワークには同じルート(インタフェースは172.16.1.1、ゲートウェイは172.16.1.254)をとおる。 また、マスクを255.255.255.0から255.255.0.0に、宛先を172.17.0.0に変えると、３つのネットワークに一致する。 さらに、この条件は上の4行(172.16.1.0/24、172.16.10.0/24、172.16.100.0/24、172.16.110.0/24)と重複しない。 172.17.10.0/24、172.17.100.0/24、172.17.110.0/24の3つのネットワークは1行にまとめることができる。 図　ルーティングテーブル改造案 3つのネットワークのルールを1行にまとめると以下のとおり。 図　ルーティングテーブルをコンパクトにした ルーターBのルーティングテーブル 同じようにルーターBのルーティングテーブルを作成。 図　ルーターBのルーティングテーブル ネットワーク図の左半分(172.16.10.0/24、172.16.100.0/24、172.16.110/24)は1行にまとめることができる。 ルーターCのルーティングテーブル ネットワーク図の右半分(172.17.10.0/24、172.17.100.0/24、172.17.110/24)は1行にまとめることができる。 図　ルーターCのルーティングテーブル 複雑になりがちなルーティングテーブルもコンパクトにまとめることができる場合もある。 ダイナミックルーティング 今まではルーティングテーブルをネットワーク...

今日、やったこと [確認テスト　解説]ルーティングテーブル作成　その1 [確認テスト]ルーティングテーブル作成　その2 ルーティングテーブル作成演習　その3 今日のホワイトボード [確認テスト　解説]ルーティングテーブル作成　その1 今までサブネットマスクが/24(255.255.255.0)だったので /20 に気付かなかった人が多数おられました。 図　ホストAのルーティングテーブル [確認テスト]ルーティングテーブル作成　その2 今日、やった確認テストですが、回収時に「えっ」と思ったので、軽く解説。 問題は今までないパターンで、どうしていいかわからない問題だったかもしれません。 図　ホストAのルーティングテーブル ポイントは最寄りのルーターが2つあるホストA。 異なるネットワーク宛てのパケットをどうすればいいか、悩んだかもしれません。 〇解答例１ 192.168.0.0/20と192.168.32.0/20と別々にルーティングルールを用意する。 宛先 マスク ゲートウェイ インタフェース 192.168.16.0 255.255.240.0 リンク上 192.168.18.10 192.168.0.0 255.255.240.0 192.168.19.1 192.168.18.10 192.168.32.0 255.255.240.0 192.168.20.254 192.168.18.10 ネットワークが増えると、ホストAのルーティングテーブルを変更する必要があるため、いい方法ではないですが。 〇解答例２ 欲しかったのはこれ。ルーター1(またはルーター2)に送信して、あとはルーターにお任せ。 宛先 マスク ゲートウェイ インタフェース 192.168.16.0 255.255.240.0 リンク上 192.168.18.10 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.19.1 192.16...

今日、やったこと [確認テスト]ルーティングテーブル作成1 ルーティングテーブル作成演習　その2 今日のホワイトボード ルーティングテーブル作成演習　その2 ルーターが3つに増えました。 が、ルーターのルーティングポリシーは前回と変わらず、 直接接続されているネットワークは直接送信 直接接続されていないネットワークには　 直接接続されていて　かつ　最寄りのルーター 　へ送信 です。  ルーター１ ポイントは右下の 172.16.14.0/24のネットワーク 。 直接接続されていて　かつ　最寄りのルーター　はルーター2のポート1。 ルーター2に送信後、ルーター２からルーター3へとルーティングされるようにする。 図　ルーター1のルーティングテーブル ルーター2 172.16.10.0/24 や 172.16.11.0/24 にはルーター1のポート1へ送信。 172.16.14.0/24 にはルーター3のポート1へ送信。 図　ルーター２のルーティングテーブル ルーター３ 172.16.10.0/24 や 172.16.11.0/24 にはルーター２のポート３へ送信。あとはルーター２にお任せ。 図　ルーター３のルーティングテーブル 次回は テストはしません。 ルーティングテーブル作成のつづき。

今日、やったこと [確認テスト]ルーティングテーブルからパケットの経路をたどる ルーティングテーブル作成 今日のホワイトボード [ルーティングテーブル作成]演習1 前回やったサンプルにネットワークが1つ増えただけ。 ホストA～C ルーティングポリシーは 同一ネットワーク宛てなら、直接送信 異ネットワーク宛てなら、最寄りのルーターへ です。 図　ホストA～Cのルーティングテーブル ルーター ルーターには異ネットワーク宛てのパケットが送られてくる。 ルーターはこれらのパケットが宛先にたどり着けるように、仲介をする。 図　ルーターのルーティングテーブル [ルーティングテーブル作成]サンプル2 ルーターが2台に増えたネットワークでのルーティングテーブル作成。 今まではルーターに全ネットワークが直接つながっていたが、今回はルーターに直接つながっていない(別ルーターを経由しないとたどり着けない）ネットワークがある。 ホスト 今までと同じ。 ルーター１ ポイントは直接つながっていない 緑のネットワーク(30.30.30.0/24) 。 直接つながっていないネットワークには 　 直接つながっていて　かつ　最寄りのルーター に送信。 緑のネットワーク に行くには 　 ルーター２に送信して、あとはルーター2におまかせ です。 図　ルーター1のルーティングテーブル ルーター2 ルーター1と同じように、直接つながっていない 青いネットワーク(10.10.10.0/24) 宛てのパケットは 直接つながっていて　かつ　最寄りのルーター である、ルーター1のポート2へ送信。 よって、 青いネットワーク に行くには 　ルーター１に送信して、あとはルーター１におまかせ です。 図　ルーター2のルーティングテーブル パケットは届くのか？ 作ったルーティングテーブルでパケットは宛先までたどり着けるのか確認。 図　ホストA->ホストBで確認 次回は 「テストはしません。」と言いましたが、ルーティングテーブル作成のテストをします。 ルーティングテーブル作成のつづき。  

今日、やったこと [練習問題]パケットの経路をたどる  ルーティングテーブル作成 今日のホワイトボード [練習問題]パケットの経路をたどる  ルーティングテーブルからパケットがとおる経路の決定。 ホストAー＞ホストB（ルーティングテーブルはケース１） 図　ホストA->ホストB(ルーティングテーブルはケース1) ホストAー＞ホストB（ルーティングテーブルはケース2） 同じ送信元->宛先だが、ルーティングテーブルが変わると、パケットがとおる経路も異なる。 図　ホストA->ホストB(ルーティングテーブルはケース2) ホストC->ホストA(ルーティングテーブルはケース2) 図　ホストC->ホストA(ルーティングテーブルはケース2) 同一ネットワーク、異ネットワーク 自分に設定されているIPアドレス、サブネットマスクから自分のネットワークアドレスが分かる。 送信先のIPアドレスと自分のサブネットマスクから、自分から見た送信先のネットワークアドレスが決まる。 ※送信先はIPアドレスで指定される ※送信先に設定されているサブネットマスクはわからない 自分のネットワークアドレス＝自分から見た送信先のネットワークアドレス =>同一ネットワーク 自分のネットワークアドレス≠自分から見た送信先のネットワークアドレス =>異ネットワーク 図　同一ネットワーク、異ネットワーク ルーティングテーブルを作る 極端な話、送信先にパケットが届くならどんなルーティングテーブルでもいい。 でも、それでは自由度が高すぎてルーティングテーブルを作ることができない。 そこで、あらかじめルーティングポリシーを決めておく。 〇PCのルーティングポリシー 異なるネットワークは同一ネットワーク以外すべてにしたいので、 　宛先アドレス　0.0.0.0 　マスク　　　     0.0.0.0 にする。 図　PCのルーティングポリシー 〇ルーターのルーティングポリシー ルーターにはPCなどから異ネットワーク宛てのパケットが送信される。 ルーターの役割はこの異ネットワーク宛てのパケットを宛先に届けること。 宛先が同一ネットワークならPCと同じように直接送信(ゲートウェイ：リンク上)。 宛先が異ネットワークの場合は、ケースバイケースになる...