ネットワークの仕組み

目次

OSIモデル

まずOSIモデル。これの解説は@ITのOSI参照モデルがわかりやすい。図もそこから引用した。

上下のやり取りは、インターフェース(ドライバがこれ?)で、左右(同一レイヤ)のやり取りは、プロトコルを使用して行われる。

1、アプリケーション層にはHTTPやFTPが位置づけられ、ここから下に下がるときに届ける荷物にヘッダがくっついてく

2、NetBIOSインターフェイスを通して下位のトランスポート層(TCP,UDP)へ移動。NetBIOSはAPIである。

小さなパケットに分解され、TCPヘッダがくっつく。ここに65535個のポート(HTTPは80、1~1023はウェルノーンポート)が存在し、ファイヤーフォールで使わないポートを封鎖し、使うポートを開いておくことができる。 この層にあるのは何もTCPだけではない。NetBWUI(ルータ機能がないためルータを越えるネットワークは不可)やIPX/SPXもあることを忘れないでおく。

3、トランスポート層から下層のネットワーク層へ移動、送信先と送信元のIPアドレスヘッダがくっつく。2と3はあわせてTCP/IPと呼ばれる。

4、データリンク層にはNDIS(エヌディス)というインターフェイスがある。こいつはNIC(いわゆるLANの差込口の部品とか)と上位のTCP/IPやNetBEUIのようなプロトコルを結びつける。 NICはイーサネット規格に大抵準拠している。 また、NICにはMACアドレスが割り振られていて、これがイーサネットでノード(ここでは各機器の意味)を識別するのに使う。 PPP、イーサネット、PPPoEプロトコルはこの第2層に属する。

5、最後の物理層は、LANケーブルや電話線、モデム、ルータとかが属する。

PPP、PPPoE、イーサネット

これらの違いについては、このサイト(ルータとPPPoE)がわかりやすい。

つまり、イーサネット(IEEE規格)プロトコルには認証機能がないため、認証機能をつけるためにはPPPを使わなければならない。

PPPはLANケーブルでなく電話回線を使用するいわゆるダイヤルアップでしか利用できない。そして、イーサネットとPPPは同一回線では利用できないので、PPPoEというプロトコルが誕生した。

PPPoEはPPPoverEthernetの略で、イーサネット上でも利用できるPPPプロトコルのこと。

CATVはイーサネット回線だが、CATVモデム同士に外部と遮断された専用回線あるみたいで、大丈夫っぽい?LANが延長された形。それゆえ、フレッツのように認証に必要なユーザーIDとかPASSの紙は送付されない。

逆にフレッツはルータでPPPフレームが付加されて、プロバイダのサーバー上で認証されなければ送信できない。

ルータのローカルルータモードとPPPoEモード

ルータやTAにローカルルータモードとPPPoEモードを選択できる機能がある。

どうやらここでルータ機能はONでイーサネット環境での接続かPPPoEでの接続かを選べるみたいだが、CATVは認証機能に対応してないからローカルルータモードを選ぶしか選択しがなく、フレッツは逆に認証必要だからPPPoEを選ばざるを得ないのかなと思う。(イントラネットで使ったりもできるのかな?)

回線について

インターネットの回線にはADSL(上り下り非対称なxDSL)とか光とかISDNとかダイヤルアップとかCATVがある。

アナログは波、糸電話で、デジタルは0と1のデータ。

ダイヤルアップは電話線(銅線=メタルケーブル)を使用して通話とインターネットを行うが、両方同じ帯域を使うから電話してるときにインターネットはできない。アナログ回線である。

ISDNはダイヤルアップと同じ銅線を使うけど、デジタル回線である。制御用のDチャネル、通信用の2本のBチャネル(64kbps)からなる回線で、Bチャネルが2本あるから電話とネットを両方同時にこなせるし、電話を2つつなげる。デジタルだから外部干渉もおきにくい。

ADSLはダイヤルアップと同じ銅線のアナログ回線である。通話に使わない帯域を使用して通信を行う技術で、通話の帯域とネットの帯域をスプリッタを使って分けて使用している。

ADSLとISDNは互いに干渉しやすい。

まず、大前提として、家庭用の電話線はその家庭専用の一本の銅線(or光ファイバー)であり、1本の銅線をいろんな家庭で共同しているということはない。銅線は電柱から地中へ行きNTTへ。

で、この銅線をアナログ回線(ダイヤル、ADSL)で使うか、デジタル回線(ISDN)で使うかは特に難しい工事必要なく切り替えることができる。

光とかケーブル回線は上記とは別物です。

モデム、TA、ルータ、ONU

前提:PCは0と1のデジタル信号しか認識しない。電話機はアナログ信号を認識する。

ADSLはアナログ回線で、スプリッタで電話用のアナログ回線とインターネット用のアナログ回線に分ける。このとき、インターネットで使うためにデジタルデータにしなきゃいけなくて、それをするのがモデム。

ISDNはデジタル回線で、このままだとインターネットにはいいけど、電話が使えないので、TAでデジタルデータを電話用アナログとネット用デジタルにきりかける。それがターミナルアダプタ。

ONUは光信号をデジタルにする。それをTAで電話用のアナログと、ネット用のデジタルに分離する。光を使うときにONUとTAがくっついてるのはそのため。

ルータはグローバルアドレスをプライベートアドレスに切り替えたり(マスカレードやDHCPはもはやモデムが備えている)、ハブの機能があったりと、内線機能を作ってくれるやつ。

IPアドレスとサブネットマスク

これの解説はITproのトピックスがわかりやすい。

グローバルIPアドレスがIPマスカレードでローカルIPアドレス(192.168.0.1とか)にかわる。これをさらにルータで(192.168.11.1とか)にかえる。これが一般的。

ipアドレスを考えるときに、8ビットずつの192とかの数字よりも、1111とかの1ビットずつの0と1の並びを見るほうが重要だ。

32ビットの最初の1ビットが1の場合をクラスA(0.0.0.0~127.255.255.255)、最初の2ビットが1-0(128.0.0.0~191.255.255.255)の場合をクラスB、最初の3ビットが1-1-0(192.0.0.0~223.255.255.255)の場合をクラスCといい、クラスD、Eまで存在する。

クラスの違いは、デフォルトのサブネットマスクの違いで、クラスAは255.0.0.0、クラスBは255.255.0.0、クラスCは255.255.255.0である。

今WAN側のサブネットマスクを見たら、255.255.254.0ってなってて、100.100.105.1がゲートウェイ、100.100.106.30がIPアドレスになってたけど、24ビット目は0でも1でも同じネットワークアドレス部になるからいいんだろうけど、こういうのもあるのかな?(保留)

下図は上記URLより引用したサブネットマスクの図。

例えば、LAN側のIPアドレスが192.168.0.1でサブネットマスクが255.255.255.0なら、192.168.0.1~192.168.0.254までの254台つなげるってことかな。

もしサブネットマスクが255.255.255.240なら、192.168.0.1~192.168.0.16とかまでOK。でも、192.168.0.240~192.168.0.254までと考えるとそれは違う。

リンク先の解説のように、2進数表記で、サブネットマスクで指定した場所まででIPアドレスを切って、そこより前をネットワーク部、そこより後をホスト部とするので、255.255.255.240でサブネットを指定したら、32ビットの最後の4ビットの組み合わせの16ホストからネットワークとブロードキャストの2アドレスを引いた14ホストが接続可能となる。

つまり、192.168.0.1の最後の8ビットは、00000001で、ネットマスクの240は11110000だから、連続した4桁の1よりも後(00000001~00001111まで)がホスト部で同一ネットワークにいると見なされるということ。192.168.0.20はこのサブネットマスクだと同一ネットワーク上とはみなされない。

WAN側はどうしようもないことだけど、LAN側のIPアドレスはルータのサブネ ットマスクを255.255.0.0とかにもししたら、1つのグローバルアドレスで65534台つなげるってことなのかなぁ。

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