第 3 章データリンク

3 　章データリンク 1

第 3 章データリンク

　まとめ： 4402014　浦野雅輝


3.1 データリンクとは

4402014　浦野　雅輝


データリンクとは通信媒体で直接的に接続された機器間の通信

を可能にするプロトコル通信媒体の例

→ 同軸ケーブル、より対線、光ファイバー、電波、赤外線　など

データリンクの例→ イーサネット、 FDDI 、電話回線上の PPP

データリンク＝ネットワークの最小単位→ インターネット＝データリンクの集合体


ネットワークのトポロジーネットワークの接続形態、構成形態見かけの配線の形、論理的なネットワークの仕

組みトポロジーの例

→ バス型、リング型スター型、メッシュ型

現在のネットワーク→ 単純なトポロジーの複雑な構成体　


Macアドレス　データリンクに接続しているノードの識別子主に IEEE802.3 で規格化されている

48 ビットの長さ（例： 00:80:45:12:21:06 ） 3 ～ 24 　ベンダ識別子 25 ～ 48 製造したカードごとに違う数字データリンクの種類によらずただ一つ　　 1 2 3 24 25 48

ベンダ識別子ベンダ内での識別子


媒介共有型のネットワーク通信媒体を複数のノードで共有するネットワー

ク媒体共有型ネットワーク例　　→イーサネット・ FDDI

宛先のコンピューターの識別に Mac アドレスを使用

同じ通信路を使ってデータの送受信制御を行う半二重通信（一方通行の通信）のため通信の優先権の制御が必要


コンテンション方式（ CSMA 方式）データの送信権を競争で奪い取る方式データが同時に送られると衝突が発生

→ 回線混雑時には急激に性能が低下

CSMA/CD 方式 CSMA 方式を改良した方式イーサネットに採用されている衝突を早期に検出して素早く通信路を解放


トークンパッシング方式トークンを巡回させ、送信権制御する方式衝突が発生せず、平等に送信権が回ってくる

性能向上の工夫アーリートークン方式アペンドトークン方式複数のトークンを使用


媒介非共有型のネットワーク通信媒体を共有せずに専有する方式スイッチがフレームを転送する

全二重通信（同時に送受信可能な通信）媒体非共有型ネットワーク例

→ATM

スイッチに高度な機能を持たせる仮想的なネットワークの構築・データ流量の制御故障すると接続された全 PC の通信が不可能になる


3.2 イーサネット(Ethernet)

4402048　長島健悟


イーサネットとはイーサネットは、現在最も普及しているデー

タリンク。制御の仕組みが単純で、 NIC やデバイスドラ

イバが作りやすく、そのため低価格である。互換性と将来性を備えたデータリンク。


イーサネットの種類と特徴 10BASE 、 100BASE 、 1000BASE 。 10BASE2 、 10BASE5 、 10BASE-T 。速度の違うものは、速度変換機能を持つブリ

ッジやスイッチングハブやルータなどで変換をすれば、繋げることができる。


イーサネットの種類


イーサネットネットワーク図


イーサネットは CSMA/CD 方式電送波の有無を確認してから流す (CSMA 方

式 ) 。データを送信して、衝突が発生したら再送す

る方式 (CD 方式 ) 。


CSMA/CD 方式の図


イーサネットのフレームフォーマットイーサネットで送信されるデータには、ヘッ

ダやフッタに MAC アドレスなどの情報が追加される。

追加されるデータはイーサネットの種類によって決まっている。


イーサネットのフレームフォーマット


主なイーサネットのタイプフィールドの割り当て


3.3 FDDI(Fiber Distributed Data 　 Interface)

4402039 チョウリツ


光ファイバー、ツイストペアケーブルを利用する LAN 規格の一つ

アクセス制御にトークンパッシング方式最大伝送 100Mbps 　最大伝送距離は 100km 1987年にアメリカ規格協会 (ANSI) で標準

化されその後、 ISO の規格にもなっている

FDDI とは？


FDDI ネットワークFDDI コンセントレータ

SAS ステーション

SAS ステーション

DAS ステーション

2 重リングに属すステーション

１重リングに属すステーション

FDDI のネットワーク


コンセントレータを用いた接続（見かけはスター型）コンセントレータ

（理論的にはリング型）コンセントレータ

コンセントレータ


ネットワークが混雑したときの輻輳に強い

トークンデータ

データの最後にトークンを付加して送信する。

平等

平等

平等

平等

平等

平等

トークンパッシング方式


Ethernet より機器のコストが高い　仕組みが複雑より高速なネットワークへの規格化

が進まない Ethernet の高速化に伴い使われなくなりつつあ

る

FDDI

FDDI の弱み


開始

デリミタ

1 octet

フレーム

制御

1 octet

宛先 MAC

アドレス

6 octet

LLC

3 octet

SNAP

5 octet

データ

0 ~ 4 3 5

2

octet

FSC

4 octet

送信 MAC

アドレス

6 octet

終了

デリミタ

1 bit

フレーム

状態

1 ~ 2 4 bit

開始

デリミタ

1 octet

フレーム

制御

1 octet

終了

デリミ

タ

4 bitFDDI トークンフレームフォーマット

FDDI データフレームフォーマット

1 オクテットは 8 ビットに相当する , 通信分野でよく出てくる。

ブリッジFDDI Ethernet

FDDI のフレームフォーマット


3.5 PPP とデータリンクプロトコ

ル


PPP （ Point-to-Point Protocol ）とは一対一（ポイントツーポイント）で接続する

もの。 PPP は純粋なデータリンク層　（通信はできない）

専用回線、フレームリレー、アナログ電話回線、 IDSL 、 ATM 、その他


LCP （ Link Control Protocol ）とは LCP とは上位層に依存しないプロトコルコネクションの確立や切断パケット長の設定認証プロトコルの設定通信品質の監視をするかの設定


NCP （ Network Control Protocol ）とは上位層に依存したプロトコル上位層が IP のとき IPCP呼ばれるＩＰアドレスの設定 TCP/IP のヘッダ設定のネゴシエーション


PPP のフレームフォーマット　

HDLC と呼ばれるプロトコルと同じ “01111110” を前後でフレームとして区切る（フラグシーケンス）

フラグ１オクテッ

ト(01111110

)

アドレス１オクテッ

ト(11111111

)

制御１オクテッ

ト(00000011

)

タイプ１オクテット

データ0~1500オクテッ

ト

FCS４オクテット

フラグ１オクテッ

ト(01111110

)


PPPoE (PPP over Ethernet)

ADSL やケーブルテレビなどによるインターネット接続サービスでは、イーサネットを利用して PPP の提供するもの。

バージョン４ビット

タイプ４ビット

コード1オクテット

セッション ID２オクテット

長さ２オクテット

イーサネット

１４オクテット

PPPoE ヘッダ６オクテット

PPP プロトコル

２オクテット

データ38~14９２オクテ

ット

FCS


3.6 その他のデータリンクプロトコル

4402086 　山口　幸司


用語解説LAN 建物やキャンパス内のネットワークWAN LAN を繋ぐ地域規模のネットワークMAN 都市間を繋ぐネットワークSAN PC とストレージを繋ぐネットワークbps 転送速度の単位（ビット毎秒）K,M,G 1000=1K 　 1000K=1M 　

1000M=1G（通信速度では 1000倍　記憶容量では 1024倍）

Wi-Fi 認定他製品との互換性テストにパスした無線LAN 製品に与えられる認定


データリンクプロトコル（有線）

データリンク名伝送速度 (/bps) 用途Ethernet　(3.2) 10M,　100M,　1G,　10G LAN,　MAN

FDDI　(3.3) 100M LAN,　MAN

ATM　(3.4) 25M ～ ,　155M,　622M,　2.4G LAN ～ WAN

Token　Ring 4M,　16M LAN

100VG-AnyLAN 100M LAN

Fiber　Channel 133M,　4G SAN

HIPPI 800M,　1.6G 1 対 1

IEEE1394 100M ～ 400M 家庭向け


データリンクプロトコル（無線）

データリンク名伝送速度 (/bps) 用途IEEE802.11a 6M ～ 54M 無線 LAN

IEEE802.11b 1M,　2M,　5M,　11M 無線 LAN

IEEE802.11g 最大 54M 無線 LAN

Bluetooth 下り 723K,　上り 57K 無線 LAN簡易無線通信


Token Ring 転送速度　　　 4Mbps,　16Mbps 用途　　　　　　 LAN,　MAN トークンパッシング (3.1.2) を用いた環状

LAN 有効転送能力が 95％程度 FDDI （ 3.3 ）に応用されている


100VG-AnyLAN 転送速度　　　 100Mbps 用途　　　　　　 LAN Ethernet や Token　Ring と親和性がある DPAM による高効率通信（実測 90Mbps以

上）音声グレードのカテゴリ３ UTP を用いる Ethernet （ 100BASE-TX ）が普及したの

で、ほとんど普及していない


Fiber Channel

転送速度　　　 133Mbps - 4Gbps 用途　　　　　　 SAN 多数のワークステーション、サーバー、ス

トレージを接続できる高速なネットワークへの応用が期待される


HIPPI

転送速度　　　 800Mbps, 1.6Gbps 用途　　　　　　１対１通信スーパーコンピュータ同士や、周辺機器と

の接続


IEEE1394

転送速度　　　 100Mbps - 400Mbps 用途　　　　　　家庭向け　 AV 機器向けデジタルビデオカメラの外部出力端子（ DV

端子）に採用されている接続ケーブルによる電源の供給が可能 FireWire, i.Link とも呼ぶ


3.6.6 　 IEEE802.11 ｂ転送速度　　　 1Mbps, 2Mbps, 5Mbps, 11M

bps 用途　　　　　　無線 LAN 無免許で使える 2.4GHz 帯を使用

2.4GHz 帯はノイズが多く、混雑している無線 LAN の大部分を占めるホットスポットなどでよく利用される Wi-Fi 認定あり


3.6.6 　 IEEE802.11g

転送速度　　　 54Mbps 用途　　　　　　無線 LAN IEEE802.11b と同じ 2.4GHz 帯を使用し、よ

り高速な転送速度をサポート IEEE802.11b と互換性を持つ 2.4GHz 帯のノイズと混雑が高速通信の障害にな

る Wi-Fi 認定あり


IEEE802.11a 転送速度　　　 54Mbps 用途　　　　　　無線 LAN 屋外での使用が禁止される 5GHz 帯を使用

IEEE802.11b や IEEE802.11g と互換性はない 5GHz 帯は混雑が少なく、ノイズが少ない電波の直進性の強さと、透過性の低さが欠点に

なる Wi-Fi 認定あり


Bluetooth

転送速度　　　下り 723Kbps 、上り57Kbps

用途　　　　　　無線 LAN 、簡易無線通信 IEEE802.11b/g と同じ 2.4GHz帯を使用

やはり 2.4GHz帯のノイズと混雑が問題になる携帯電話・ PDA などの小型機器が対象デジカメとプリンタを繋ぐものもある


3.7 　データリンク技術の変化

4402090 　山田浩隆


スイッチング技術通信媒体を共有する方式ではネットワークに

接続されるホスト数が多くなると通信性能が下がる

それを防ぐためにスイッチングハブやイーサネットスイッチが登場


イーサネットスイッチ複数のポートを持ったブリッジポートごとに MAC アドレスの学習機能が付

いている

　　性能の低下をある程度押さえる


イーサネットスイッチ


ループを検出するための技術ブリッジでループを作った場合、永久に回り

続けるフレームが増えてネットワークをメルトダウンさせる

解決策としてスパニングツリー、ソースルーティングがある


ループのあるネットワーク


スパニングツリー IEEE802.1D で定義されている各ブリッジは BPDU と呼ばれるパケットを交換して

ループを消すように制御している


ソースルーティング IBM によって開発された送信コンピュータがどのブリッジを経由して

フレームを流すか決定しフレームの RIF に書き込む。それをもとにブリッジが配送処理を行う


VLAN （ Virtual LAN ）ネットワークのトポロジーを変更するとき

VLAN技術を利用できるブリッジ（スイッチ）ならば・・・

ネットワークの配線を変えることなく構造を変えることができる


単純な VLAN


VLAN での Ethernet フレームフォーマット

タイプ

１６ビット

8100 （ 16進数）

優先度

3 ビット

CFI

1 ビット

0

VLAN　ID

12 ビット

Documents

第 3 章 データリンク

第 3 章データリンク