プロトコル

（通信）プロトコル とは

• 通信規約の事。
• 通信及び通信技術に関する規則。
• 約束ごと。
• 規格・仕組み・手順等を定めたもの。

ネットワークアーキテクチャ とは

• プロトコルや技術を体系的にまとめたもの。
• 通常「TCP/IP」モデルを使用している。
• 「OSI参照モデル」も普及しており、話し言葉ではTCP/IPモデルと区別しない場合もある。
• 「IPX/SPX」や「Apple Talk」など様々なものが存在する。

プロトコルの互換 とは

• 同じプロトコルを用いれば、異なる部品やメーカーの機器同士でも通信出来る。
• 違うプロトコルを用いれば、たとえ同じ部品やメーカーの機器同士で合っても通信出来ない。

パケット交換 とは

• コンピュータ通信で回線を使用する方法の一つ。
• データをパケットというサイズに分割する。
• 分割された１つ１つのデータを「パケット」という
• パケット交換を用いて通信することを「パケット通信」という。
• パケットは英語で packetであり、単語自体は「小包」という意味。
• 小さく分割することにより沢山の人々（コンピュータ）で、回線の共同利用を可能にしている。

TCP/IPモデル

• 策定者はIETF(Internet Engineering Task Force)。
• 上記機関で標準化されているが、国際標準規格ではない。
• 世界のデファクトスタンダードとなっている。
• ＯＳＩ参照モデルを実用ベースにコンパクトにしたもの
• ４階層に分かれている。

OSI参照モデル とは

• 策定者はISO（国際標準化機構）とITU（国際電気通信連合）。
• 上記機関によって、標準化されている。
• OSIと呼ばれる通信体系自体は普及していない。
• ネットワーク考えるときは、TCP/IPモデルよりも良く使われる。
• 階層数はOSI参照モデル（７階層）とTCP/IPモデル（４階層）と異なるが、プロトコル体系を整理するという役目は同様であり、各層も似ている。
• 役割ごとに７階層に分けられている。

OSI参照モデル

アプリケーション層 とは

• ネットワークを使うアプリケーションとの橋渡しを行う。
• ＯＳＩ参照モデルの第７階層に位置する。
• ここで言うアプリケーションとは通信を利用するアプリケーションのことである。
  ※通信しないなら、通信プロトコルは不要
• ブラウザ（ホームページ閲覧）、メール、SNS、ファイルの転送、ビデオ会議、動画配信、遠隔ログイン　等　多種多様なアプリケーションがあり、それぞれアプリケーション層のプロトコルがある。

プレゼンテーション層 とは

• OSI参照モデルの第6層に位置する。
• コンピュータ間のデータ形式を定義する
• データ形式とは、文字コードや圧縮、暗号化・復号、画像や音楽のファイル形式などのこと。
• 例えば異なる文字コードを使用していると、文字化けが発生する。
• データ形式を統一して、通信者同士で問題なくやり取り出来る様にする。

セッション層 とは

• セッションの管理「開始、制御、終了」を定義している。
• つまり電話に例えると　呼び出しをする　会話中　切断。
• 実際には、アプリケーション層やアプリケーション自体でセッションの管理をしている。

トランスポート層 とは

• 英語でTransportという単語、それ自体の意味は輸送・運送という様な意味。
• 運送業に例えるなら、荷物追跡機能や書留の様な事柄
• 早く運ぶか丁寧に運ぶか　などの選択がある。

ネットワーク層 とは

• 住所の役割を持つＩＰアドレスを根幹としている。
• 相手の住所に対して最適な経路を決める。
• ルータはこの階層で動作する機器。

データリンク層 とは

• 直接接続される機器同士での通信を担当している。
• 接続するハードウェア（機器やケーブル、電気信号や光信号）の違いを吸収する。
• 0と1の数字の列（ビット列）を意味のあるかたまり（フレーム）に分けて、相手に伝える。

物理層 とは

• コネクタの形状など物理的なものを定義している。
• ハブやリピータはこの階層で動作する機器。
• 電気信号とビット列を変換し、データリンク層との橋渡しをする。

カプセル化 とは

階層間の通信の流れ

（７）アプリケーション　（１８）データ　　　　（１７）アプリケーション
（６）プレゼンテーション（１９）ヘッダー　　　（１６）プレゼンテーション
（５）セッション　　　　　　　　　　　　　　　（１５）セッション
（４）トランスポート　　　　　　　　　　　　　（１４）トランスポート
（３）ネットワーク　　　（１０）ネットワーク　（１３）ネットワーク
（２）データリンク　　　（９）データリンク　　（１２）データリンク
（１）物理　　　　　　　（８）物理　　　　　　（１１）物理

通信方式の種類（7階層とは直接は関係なく）

通信方式の入門として次の動画が参考になります。

コネクション型

• 通信を開始しる前に、相手との間で接続を確立する。
• 通信最中はデータが届いていることを確認する。
• 届いている確認が取れなければ、再送する。

コネクションレス型

• 接続の確立や切断等はしない。
• 通信最中もデータが届いているか確認しない。
• ラジオ通信等の信頼性よりも速度やリアルタイム性を重視する場合に用いられることが多い。

通信方式の一覧表

回線交換方式

• 従来の電話で利用されてきた方式で歴史が長い。
• 複数の回線に対して交換機が中継処理を行う。
• 通信をしたい場合には交換機に目的のコンピュータと回線を接続してもらう。
• 双方が直接接続されている形になる。

パケット交換方式

• コンピュータ通信で回線を使用する方法の一つ。
• コンピュータやルーター間には通常は回線が1つしかない。
• 沢山の人々（コンピュータ）で、回線の共同利用を可能にしている
• データを「パケット」という小さなサイズに分割している。
• パケット交換を用いて通信することを「パケット通信」という。
• 物理的な回線数が圧倒的に減らせる。
• インターネットの様な大規模ネットワークが存在可能となる。
• ネットワークの混雑度によって応答が遅くなったり通信時間が長くなったりする。

アドレス

各パソコン等の機器を区別するための住所の様なもの。

MACアドレス とは

• ＮＩＣに、工場出荷時から付けられているアドレス。
• １６進数で表記する。
• スイッチはこのアドレスを判別出来る。

ユニキャストアドレス とは

特定の１台を指定する為のアドレス。

ブロードキャストアドレス とは

同一ネットワーク内の全てのデバイスを指定するアドレス。

マルチキャストアドレス とは

ある特定のグループに属するデバイスを指定する為のアドレス。

ネットワーク機器

NIC(Network Interface Card) とは

• パソコン（ネットワーク機器）の部品。
• LANケーブルの差込口。
• 一般的にはLANカード（ランカード）と呼ばれることが多い。
• ネットワークアダプタなどとも呼ばれる。

リピーター とは

• 主に物理層で働く装置。
• LANケーブルは最大100mまでである。
• 中継器であり、電気信号（信号）を増幅して延長する役割。

ハブ とは

• 主に物理層で働く装置。
• ポート全てがコリジョンドメインである。

ブリッジ とは

• 主にデータリンク層で働く装置。
• ネットワークを延長するための機器である。

スイッチ とは

• 主にデータリンク層で働く装置。
• 各ポートがコリジョンドメインである。

ルータ とは

• 主にネットワーク層で働く装置。
• 各インターフェースがブロードキャストドメインである。

配線における規格

Ethernet とは

• 現在主流のLANの規格
• UTPケーブルを使用
• コネクタの形状はＲＪ-４５

トークンリング、FDDI とは

• IBMによって提唱された規格
• トークンと呼ばれるパケットがネットワーク内を巡回している。
• トークンがデータを運ぶ。

同軸ケーブル とは

• 線の真ん中に銅の線があるケーブル。
• ノイズに強い。
• ケーブル自体が太い。

UTPケーブル とは

• ツイストペアケーブル
• ケーブルの内部構造は以下の特徴である。
  （ケーブル内部に、細い線が入っている。）
  • ８本（４対）の銅線
  • ２本で1対
  • １対（ペア）毎にねじってある。
  • 線は色分けがしてある。

ストレートケーブルとクロスケーブル とは

• ストレートの内部配線：コネクタの両端で順番が同じ
• クロス　　の内部配線：コネクタの両端で緑と橙の場所が入れ替わっている。
  　例）緑：3番目・6番目の対
  　　　橙：1番目・2番目の対

光ファイバケーブル とは

• 光通信を行うためのケーブル
• 通信速度は、１Gｂｐｓやそれ以上を実現する。
• コネクタにSCコネクタなどを使っている。

インターネットの基礎

インターネット とは

• ARPANETから発展。
• 全世界を接続しているネットワーク。
• 1990年ごろから、世界的に広く使われ始めた。
• 現在では、私たちの生活や仕事などのさまざまな場面で使われる。
  社会基盤（インフラ）

TCP/IP とは

• もともとインターネットを運用するために開発された。
• コンピュータの通信を行うために使用する技術の総称。
• ネットワークアーキテクチャでありプロトコル群である。
• 策定者はIETF(Internet Engineering Task Force)。
• 上記機関で標準化されているが、国際標準規格ではない。
• 世界のデファクトスタンダードとなっている。
• ＯＳＩ参照モデルを実用ベースにコンパクトにしたもの
• ４階層に分かれている。

回線業者とは

• 以下の様な別の呼び方がある。
  • （電気）通信事業者
  • （通信）回線事業者
  • 通信キャリア
  • キャリア
• インターネットを利用するためには、回線業者が提供している「自宅からインターネットへとつながっている」回線を利用する必要がある。
• 代表的な回線業者には以下のものがある
  • NTT
  • ケーブルテレビ会社系
  • 電力会社系

ISPとは

• 自宅等からインターネットへの接続を行える様にするサービスを提供している事業者のこと。
• Internet Service Provider（インターネットサービスプロバイダー）
• インターネットへ接続するにはISPとの契約が必要。
• 代表的なISPには@nifty、plala、BIGLOBE、OCN、他多数がある。
• 携帯電話事業者やモバイルWi-Fiルーターの提供企業の中には、（docomo、au、softbank 等）回線業者とプロバイダーが一体化している事業者も少なくない。

インターネットの構造

小さなネットワーク同士を接続し、その束なったネットワーク同士を接続し、と言う様に階層的に接続して、最終的には地球（世界、全世界）規模で接続した物がインターネットとなっている。

組織のネットワーク同士やISPのネットワーク同士をNOC（Network Operation Center）で接続している。それらが集まり成している地域のネットワーク同士をIX（Internet Exchange）で接続している。地球全体で接続した物がインターネットとなっている。

OSI参照モデルとの対応

TCP/IPモデルとOSI参照モデルは以下の様に対応付けられる。

• 上位3層はまとめてアプリケーション層と対応する。
• 物理層はTCP/IPモデルとしては存在せず、ハードウェアと呼ぶ。
  （ネットワークインターフェース層に含んで考えることもある。）
• 第３層第２層については、微妙に名前が異なる。

TCP/IPモデルの階層（の一部）

ハードウェア（物理層） とは

• OSI参照モデルで言う所の物理層と同じ層にあたる。
• TCP/IPではハードウェアと呼び、特に（制限や）規則を設けていない。
• 第1層に位置する。
• ネットワークインターフェース（データリンク）層へ橋渡しする。
  • 電気信号とビット列を変換する。
• PDUはビットとなる。
• OSIの物理層としてはたとえば、LANケーブルとして用いられるUTPケーブルの仕様を決めていたり、無線通信における電波の周波数帯・方式を決めていたりする。
• ハブやリピータはこの階層で動作する機器。

ネットワークインターフェース層（データリンク層）とは

• 第２層に位置する。
• ハードウェア（物理層）とインターネット層（ネットワーク層）の橋渡しをする。
• ネットワークにいろいろなつなぎ方がある。
  たとえばハードウェア（物理層）として、光、テレビ線、電話線など。
• 同じ線を使っていても信号を流す方法が異なる場合がある。
• 上記の様な物理層の違いをインターネット（ネットワーク）層以上の階層に意識させることなくする。
• PDUはフレームという。
• この階層を主に働く機器は、スイッチやブリッジである。
• イーサネットで言う所のMACアドレスを認識して宛先を判別したりしている。
• パソコンではNICのデバイスドライバーが上記の役割を担っている。
• ルーター等のL2以上で働くネットワーク機器にも上記の役割が付与されている。

インターネット層（ネットワーク層）

• 代表的なプロトコルには以下の3つがある。
  • ＩＰアドレス とは
    ネットワーク上に存在するすべての機器に割り振られる固有の住所のようなもの。
  • ICMP とは
    通信が届いているかどうかを確認するためのプロトコル。
  • ARP とは
    パケットのIPアドレスから物理的なアドレス（MACアドレス）を取得するプロトコル。
• 第3層に位置する。
• ネットワークインターフェース（データリンク）層とトランスポート層の橋渡しをする。
• 主となるプロトコルはＩＰ。
• PDUはパケットという。
• 宛先まで経路を選んで届ける役割。
• L3以上で働くすべての機器（パソコンやルーター等）は、必ずその機能を備える必要がある。
• インターネット層（ネットワーク層）として利用される機器は、ルータやL3スイッチがある。

トランスポート層

• 第4層に位置する。
• アプリケーション層（セッション層）とインターネット（ネットワーク）層の橋渡しをする。
• PDUはセグメントという。
• ポート番号とアプリケーション層を関連付ける。
  • ポート番号でどのアプリケーション宛かを区別している。
  • コンピュータの内部では、複数のアプリケーションが同時に動作している。
  • 送信側と受信側にて、意図したアプリケーション同士で通信が出来る様にする。
• データを分割する、分割されたデータを組みなおす。
• トランスポート層の代表的なプロトコルは以下2つである。
  • TCP
    • コネクション型
      • 信頼性のある通信
      • コネクションの確立／切断をする。
      • パケットが無くなった場合、再送する。
  • UDP
    • コネクションレス型
      • 信頼性のない通信
      • 速度重視
      • 以下の様な用途に向いている
        • パケット数が少ない通信
        • ブロードキャストやマルチキャストの通信
        • ビデオや音声などのマルチメディア通信

アプリケーション層（セッション層以上の上位層）

• TCP/IPモデルのアプリケーション層は、OSI参照モデルのセッション層・プレゼンテーション層・アプリケーション層を併せた所になる。
• 通信を伴うアプリケーションの多くは、クライアントとサーバーが作られている。
• アプリケーションは、サーバー・クライアント共に要求を満たす様に成っている。
• アプリケーション層とそれ以外の階層は独立している。
• アプリケーション層（セッション層以上）はアプリケーションからさほど独立していない。（アプリケーションの機能に応じて作られている。）
• 各アプリケーション（サーバとクライアント間のやりとり）毎にプロトコルが存在する。
  （但し、様々なアプリケーションがWEBページを使用している。）

Webサービス

• クライアントはWebブラウザというソフト
• サーバーに置いてあるホームページを閲覧する。
• Webブラウザとサーバーの間の通信で使われるプロトコルがHTTP（HyperTextTransferProtocol）である。
• ホームページ用の言語（データフォーマット）は、HTML（HyperTextMarkupLanguage）である。
• アプリケーション層がHTTP、プレゼンテーション層がHTMLともいえる。

電子メール（E-Mail）

• アプリケーション層のプロトコル
  • 電子メールの送信は、SMTP（SimpleMailTransferProtocol）を利用する。
  • 電子メールの受信は、POP3、IMAP4を利用する。
• プレゼンテーション層のプロトコル
  • 電子メールで送信できるデータ形式を拡張するMIME（Multipurpose Internet Mail Extensions）を利用する。
    （添付ファイルとして）映像や音声のファイルなどさまざまな情報を送ることができる。

ファイル転送 とは

• FTP（FileTransferProtocol）
• ファイル転送のためのプロトコル
• 主な機能としては以下の２つである。
  • ダウンロードとは、異なるコンピュータ上に存在するファイルを自分のコンピュータに転送すること。
  • アップロードとは、自分のコンピュータのファイルを別のコンピュータへ転送すること。
• 2つのTCPコネクションを確立する。
  • ファイル転送の指示をするための制御コネクション
  • データを転送するためのデータコネクション

遠隔ログイン とは

• 別のコンピュータにログインして、操作する。
• 代表的なプロトコルとしてはTELNETやSSHが利用される。
• TELNETやSSHはCUI（コマンドでの操作）となる。
• TELNETは暗号化されていないため、暗号化されているSSHが利用されることが多い。
• 代表的なGUI（マウスやタッチでの操作）の遠隔ログインプロトコルとしては、VNCやRDP（Windowsのリモートデスクトップ）が利用される。

ネットワーク管理 とは

• 人間の代わりにソフトがネットワーク管理・監視を行う。
• SNMPというプロトコルが利用される。
• 管理・監視される機器やホストをエージェントという。
• 管理・監視を行う（サーバー）ソフトをマネージャという。
• SNMPでは、様々な情報を管理・監視出来る。
  たとえば、リソース（CPU、メモリ、HDD等）の消費量やインターフェースの通信量など。

ネットワーク機器

通信配線

配線における規格

トポロジ

ネットワークトポロジ

• コンピュータの接続形態を示すもの。
• ネットワークにおいてノードがどのような形で接続するのかを示すもの。
• ノード とは PCをはじめサーバー、スイッチ、ルーター等のネットワークへ接続される機器のこと。
  （データリンク層ではステーション という。）
• バス型、リング型、スター型、メッシュ型がある。

物理トポロジ

ノード（ハードウェア）がLANケーブルにて接続されている形を示す。

論理トポロジ

データの流れに着目する。（物理トポロジーと論理トポロジーは一致することが多いが、ケーブル接続の形と実際にデータが通信される形が不一致なこともある。）

データリンク層の技術

データリンク層での通信の考え方

MACアドレス

• ４８ビットで表す。
• メーカーごとに固有の番号が付けられる。
• 前半24ビットはベンダコード（OUI）
• 後半24ビットはベンダ内で割り振っている番号
• 工場出荷時から付けられている。
• １６進数で表記する。
• ブリッジやスイッチ、およびPC等の機器は認識している。

Ethernetフレーム

• データリンク層でのPDUはフレーム。
• 最初はDIXで開発され、その後IEEEによって標準化された。
• 現状ではどちらも対応している機器が多い。VLANは対応しない機器もある。
• DIX仕様とIEEE仕様でわずかにフレームの内容が異なる。

CSMA/CD方式

• Ethenetにおける通信方式
• 送信前に通路が開いているか確認する。
• 通路が開いていればデータを送信する。
• コリジョンがあればランダムな時間待って再送する。
  コリジョンとは信号同士の衝突のこと。

トークンパッシング方式

• トークンと呼ばれるパケットを巡回させる。
• トークンを取得すると送信権を得られる。（つまりトークンがデータを運ぶイメージ）
• 混雑時の性能低下が比較的少ない。
• 混雑していない時にトークンの待ち時間がある分遅くなってしまうことがある。

コリジョンドメイン

• データーが衝突する可能性のある範囲のこと
• ハブはポートすべてが１つのコリジョンドメイン

ブリッジとスイッチ

• スイッチはポート毎に１つのコリジョンドメイン
• スイッチやブリッジはポート全てでコリジョンが起こらない。

コリジョンドメインの具体例

ブロードキャストドメイン

• ブロードキャストアドレスの届く範囲
  つまり同一LAN内全ての機器
• ブロードキャストドメインはルータで分割される。

ブロードキャストドメインの具体例

ブロードキャストドメインもコリジョンドメインも数えてみる

スイッチの機能

スイッチの基本動作

• MACアドレステーブルを持っている。
  （どのポートにどのMACアドレスが接続されているかを記憶している。）
• フレームの送信元MACアドレスがMACアドレステーブルにない場合は、登録する。
• フレームの宛先MACアドレスをMACアドレステーブルに照らし合せる。
  • 登録されている場合、対象ポートにフレームを送る。
  • 登録されていないの場合は、全ポートに送る。フラッディングという。

半２重、全２重、オートネゴシエーション

• 半２重は通信を片方向ずつ行う。
• 全２重は通信を両方向同時に行う。
• オートネゴシエーションは半２重か全２重かを自動で判別し、適用される。

フレームの転送方式

• フレームの転送方式には以下の３つなどがあり、転送速度に違いがある。
  • ストア＆フォワード方式：イーサネットフレーム末尾のFCSまで蓄えてから転送する。
  • カット＆スルー　　方式：送信先のMACアドレスが分かりしだいデータの転送を開始する。
  • フラグメントフリー方式：フレームの先頭64bytesを見込んだ後に転送する。

スイッチのフロー制御

• 高速化の一環としてバッファメモリを使用している。
  • 受信フレームを一旦バッファメモリに入れる。
  • バッファメモリから別のポートへ転送する。
    （転送したらバッファメモリからは消される。）
  • バッファにたまりすぎて容量を超えたら、破棄される。
  • 破棄されてしまった場合は、届かないため上位階層の機能で再送することになる。
• バッファメモリの容量上限が迫ってきたら（あふれる前に）送信を止めてもらう様にすること。
• （半2重の場合）ジャム信号を出す。
• （全2重の場合）PAUSEフレームを出す。

スイッチのセキュリティ

• フレームのMACアドレスを判別して通信制御が可能。
• ポートをダウンさせるなどの措置がとれる。

スパニングツリー

• 障害対応のため冗長化（通信経路を２種類以上用意する）を行うことがある。
• その場合、ループが発生してしまう恐れがある
• スパニングツリーによってポートの有効・無効が制御される。
  • 普段はループにならない様に、適切なポートが無効化されている。
  • 障害発生時は、自動的にポートが有効化されて通信経路が確保される。
• IEEE802.1Dで定義されている。

リンクアグリゲーション

• ＰＣやスイッチの間をケーブルで接続して使える状態になっている物を（物理）リンクという
• 複数の（物理）リンクを束ねて１つの（論理）リンクに見せかけて使うこと。
• 高速化できる。
• 障害時でも残った（物理）リンクで通信できる。

VLAN

• （物理的な配置・配線とは異なる経路で）仮想的にスイッチを設けることが出来る。
• VLAN対応しているスイッチ（やそれ以上の階層の機器）に設定する。
• 物理的につながっていても異なるVLANとは通信出来ない。
• たとえば上の図の場合
  • 同じVLANである [PC A]と[PC B]は通信が出来る。
  • 同じVLANである [PC 1]と[PC 2]は通信が出来る。
  • 違うVLANである [PC A]と[PC 1]は通信出来ない。
  • 違うVLANである [PC B]と[PC 2]は通信出来ない。
• 複数のスイッチを跨いでVLANを使うにはIEEE802.1Q = タグVLANを利用する。
  • イーサネットのヘッダにVLANタグが挿入される。
  • スイッチ（やそれ以上の階層の機器）間を跨がない場合は、VLANタグは無し。

Ethernet

• イーサネットは現在もっとも普及している屋内で用いられる物理層・データリンク層の技術である。
• 他と比べて制御の仕組みが単純。
• NICやデバイスドライバが作りやすい。
• そのため、機器が安価。

イーサネットの接続形態

• イーサネットの普及当初
  • 同軸ケーブルでの接続だった。
  • バス型の形態で接続していた。
• 現在
  • LAN（UTP）ケーブルやスイッチ等を用いての接続。
  • スター型トポロジの形態で接続している。

イーサネットで用いられるケーブルの名前

• イーサネットで用いられるケーブル名は、仕様を表している。
• 10BASEの [10]、100BASEの [100]、1000BASEの [1000]、10GBASEの [10G]はそれぞれ、10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbpsの伝送速度を表している。
• BASEの後ろの [5]、 [2]、 [T]、 [F]などの文字は媒体の違いを示している。

イーサネットの歴史

規格の変遷

Ethernetは、同軸ケーブルで接続するDIX Ethernet（バス型のトポロジー）から始まり、IEEE802.3が標準化して、以下の順で規格が発展した。

• 10BASE5（同軸ケーブル）
• 10BASE2（同軸ケーブル）
• 10BASE-T（ツイストペアケーブル）
• 100BASE-TX（ファストイーサネット）
• 1000BASE-T（ギガビットイーサネット）
• 10ギガビットイーサネット
• 100ギガビットイーサネット
• 上記以外にも数多くの規格が追加された。
• UTPケーブルにはカテゴリーがあり、高い方が高速な通信に対応出来る。

コリジョン回避

以前はCSMA/CDを採用していたが、昨今のインターネットでは全二重が大半を占めるため、ほとんど使われていない。

イーサネットのフレームフォーマット

802.1Qタグは、VLANのプロトコル。オプションとなっておりこれを使用する時だけ付加される。
FCSはフレームの後方で、データが壊れていないかを確認する。

無線ネットワークの分類

近距離での無線の種類

有線LANと無線LANの比較

無線LANの機器・部品

無線LAN（Wi-Fi）の規格

※最大転送速度について、実際に市販されている製品では（）内に記載した辺りとなっている。

通信方式とSSID

無線通信の用語

無線チャンネル

通信方式

無線LANのスループットを改善するためには

・アクセスポイントに最低転送速度を設定する。
・複数のファイルやフォルダをまとめてから送信する。
・データを圧縮して送信する。
などを気をつけることで緩和する場合があります。

アクセスポイントの速度低下の段階

※無線の場合速度低下の要因として、距離（電波の入り具合）、及び　混雑度合い（同時に使用する台数等）、があります。

ローミング

レイヤ2ローミング

移動元と移動先のアクセスポイントが同じネットワーク

レイヤ3ローミング

移動元と移動先のアクセスポイントが違うネットワーク

ローミングの欠点

・APの切り替えのタイミングで通信が切れることがあります。
・再認証が必要な場合があります。
・IPアドレスが変更される場合があります。
・IEEE802.11の使用ではなく、メーカー独自仕様です。

ローミングの欠点を補う技術

SSIDとVLAN

1つのアクセスポイントには複数のSSIDを割り当てることができます。
SSIDごとのセキュリティ設定をして、用途ごとに使い分けることができます。
VLANとSSIDを対応付けて、無線もVLANに参加できます。

無線LANの脆弱性とセキュリティ

セキュリティ技術

認証技術

暗号化技術

その他のデータリンク層のプロトコル

PPP

データリンク層にて、1対1でコンピュータを接続するためのプロトコル。
イーサネットと違い物理層から独立している。
電話回線やISDN、専用回線（専用線）、ATM回線などで利用されている。

LCPとNCP

PPPの機能のうち、上位層に依存しないプロトコルがLCP（LinkControlProtocol）。
上位層に依存するプロトコルがNCP（NetworkControlProtocol）。
上位層がIPのときのNCPが、IPCP（IPControlProtocol）となる。

LCPはコネクション管理、パケット長や認証プロトコル（PAPかCHAPか）の設定、通信品質の監視設定などを行う。
PAPの場合は平文でユーザ名とパスワードをやり取りするが、CHAPの場合は暗号化される。

PPPoE

PPPの機能をEthernetを通して利用するためのプロトコル。
PPPと同じく2点間で1対1の通信を行い、ユーザ認証を行う。

ファイバーチャネル

高速なデータチャネル。SCSIの様に周辺機器を接続する用途で、SAN（Storage Area Network）を構築するために利用される。

iSCSI

パソコン等にハードディスクを接続するのに用いられるSCSIを、TCP/IP経由の接続で使える様にしたもの。

HDMI

ディスプレイを接続するための規格。映像と音声とTCP/IP通信（イーサネットフレーム）を伝送できる規格。（※TCP/IP通信はバージョン1.4から）

アクセス回線

アナログ電話回線

固定電話回線を利用して通信を行うものです。固定電話回線はアナログであるため、パソコン等とのやり取りを行うためにデジタル信号へ変換するモデムが必要です。通信速度は56kbpsで低速なため、ほとんど利用されなくなっています。

モバイル通信サービス

1G、2G、PHS、3G、4G、5Gと規格化が進んできました。現在は4G-LTEが主流で、この規格に対応したスマートフォン等のモバイル端末で利用されています。通信速度も数十Kbps〜数十Mbps程度となり程々に高速です。また、現在普及してきている5Gの規格では、理論値で1Gbps程度の通信速度となりWi-Fiと同程度が実現されます。5Gでは比較的　低遅延な通信環境が提供されます。

ADSL

ADSLは、昔から存在するアナログ電話回線を拡張して利用するサービスです。範囲としては（家庭等の）電話機から電話局交換機までの回線間です。スプリッタと呼ばれる機器を用いてケーブルを次の様に分岐させます。音声用の低周波とデータ通信用の高周波を分離したり混合したりしています。「xDSL」と呼ばれるものの1つで、他にはVDSL、HDSL、SDSLなどがあり、ADSLはxDSLの中でもっとも普及している方式です。回線速度は、下りが1Mbps〜50Mbps、上りが256Kbps～2Mbps程度になります。現在は光回線等の普及によりシェアは小さくなっています。

光回線サービス

FTT〇＝Fiber To The 〇〇〇といい、代表的なものに以下の3つがある。
FTTH（Home） ：光回線が自宅（オフィス等）内まで繋がっています。次のような順で接続されています。[ISP・回線業者から来た光回線]－[ONU]－[ルータ]－[LAN（スイッチ－パソコン等）]へ接続します。ONUは光信号と電気信号を変換しています。以下の二つよりシェアは高いです。（1Gbps～）

FTTB（Building）：光回線をマンションの共用部分にある MDF（主配線盤）というところにつなぎます、そこからはLANケーブルや電話回線などのメタルケーブルを利用して各部屋までつなぎます。（100Mbps～）

FTTN（Node） ：多くのケーブルテレビ会社がFTTNを採用しており、途中までは光回線で、途中から同軸ケーブルを利用します。上記に比べると通信速度は遅くなるケースが多いです。（1Mbps～320Mbps）

ケーブルテレビ

ケーブルテレビ会社は放送に使われていない空いているチャネルをデータ通信専用に利用しインターネット接続サービスを提供している。下りは10Mbps～300Mbps程度で、上りが128kbps～5Mbps等遅い場合が多い。
（ケーブルテレビとは、電波の代わりにケーブルを使ってテレビ放送を行う会社。電波受信状況の悪い場所や、アンテナ設置し辛い建物でもケーブルテレビなら受信できる。また、地上波放送以外にも様々な番組がある。）

様々な公衆アクセス網のサービス

専用回線サービスと交換回線サービス

電話網から発展したWANの物理回線速度

パケット交換方式のサービス

WANへの接続

ネットワーク層の概要

インターネット層（ネットワーク層）のプロトコル

代表的なプロトコルとして、IP（IPv4、IPv6）、ICMP、ARP、IPsec、等がある。

各ネットワーク機器が働く階層

IPの概要

• ホスト：パソコンやサーバ、スマートフォン、等の機器のこと。
• ルーター：宛先IPアドレスを見て、経路選択を行う機器。
• ノード：ホストやルータを併せた総称。
• IPはTCP/IP（OSI参照モデル）の心臓部ともいえるインターネット層（ネットワーク層）のプロトコル。
• ネットワーク層の主な役割として、終点ノード間（end-to-end）の通信を実現すること。
• 終点ノード間を行き来する際に、別のデータリンク層を経由していくことになるが、それからは独立して、IPという共通の規則を元に宛先や経路を認識しながら通信を行う。また、必要なタイミングにおいては、データリンク層との連携も行っている。
• データリンク層（MACアドレス等）は次の行き先を扱うが、IPは最終目的地を扱う。
• PDUはパケット若しくはIPデータグラムという。
• コネクションレス型プロトコル（信頼性のない）。
• ベストエフォート方式・・・「努力はしますが、保証はしません」。
• ネットワーク層で働くホストやルーター等にはIPアドレスを設定する必要がある。
• データリンク層で働くブリッジやスイッチ等にはIPアドレスを設定する必要はない。

ルーター・経路制御の概要

ルータが働く階層

ルーターが働く階層はネットワーク層（インターネット層）である。

ルータの動作に関して

ルータはネットワーク層のPDUであるIPパケットのヘッダ部に埋め込まれた宛先IPアドレスを、自身のルーティングテーブルと照らし合わせて、最適なインターフェースから（次のノードへ向かって）送出する。

ではどうやってルータは経路情報を作成しているかというと、ルーター同士で情報交換をしていて、ある程度自動的に経路が作成される。コレを動的ルーティングともいう。

ルーター　、　動的ルーティング（答え）

データリンク層の違いを吸収

IPを利用する通信で、途中イーサネット以外のデータリンク層を通ることがある。

データリンク層によって、最大転送単位（MTU (Maximum Transmission Unit)）が異なる。

それぞれに合わせるためにIPでは分割処理（フラグメンテーション）を行っている。

ブロードキャストドメイン

ブロードキャストドメインの概要

同一LAN内すべてのネットワークデバイスへの通信をブロードキャストと呼ぶ。

ブロードキャストが伝わる範囲をブロードキャストドメインと呼び、同一ネットワークと等価である。

ネットワークの境界には必ずルーターが存在する。ルーターはブロードキャストドメインを分割する機器ともいえる。

ブロードキャストドメインの範囲と分割

ブロードキャストドメインを

ブロードキャストドメインの例１

ブロードキャストドメインの例２