コンピュータネットワーク第4回...2013/05/17 · オープンなネットワークアーキテクチャの確率を的に国際標準化機構で開発されたもの

コンピュータネットワーク第4回2013年5⽉17⽇（⾦）

先週までのおさらい

通信の階層パケット通信 WAN（Wide Area Network）とLAN

（Local Area Network）

2013/5/17 コンピュータネットワーク 2

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

OSI参照モデルオープンなネットワークアーキテクチャの確率を⽬

的に国際標準化機構で開発されたもの開放型システム間相互接続基本参照モデル（Open

Systems Interconnection Basic Reference Model： OSI参照モデル）


OSI参照モデル


階層の名称役割応⽤層特定応⽤サービスと共通応⽤サービスの

提供プレゼンテーション層抽象構⽂と転送構⽂の相互変換セッション層セッション制御：⽚⽅向、半⼆重、全⼆

重トランスポート層順序制御や誤り制御機構ネットワーク層データ転送のための経路選択や中継機能データリンク層フレーム（ビット列）の順序制御、誤り

制御機能物理層 2ノード間においてビット列の伝送を⾏な

うための規格、⼿順、機能特性

TCP/IP階層モデル階層の名称概要具体例

アプリケーション層（Application）

アプリケーションを実現 HTTP、DNS、SMTP、POP、IMAP、FTP、SNMP、NNTP

トランスポート層（Transport）

アプリケーションのためにエンド間の通信サービスを提供

TCP、UDP

インターネット層（Internet）

データを送信元から宛先に運ぶ

IP、ICMP、ARP、RARP

リンク層（Link）

直接接続されたネットワーク上で通信されるための通信プロトコル

イーサネット、FDDI、X.25、ISDN、同軸ケーブル、UTP、光ファイバー


パケット通信パケット◦ 送信するデータをある決まった⼤きさに分割したもの

パケットを使った通信⽅式をパケット交換⽅式と呼ぶヘッダとデータから構成される◦ ヘッダ：宛先、送信元、データ分割の順序情報などが記載さ

れているデータヘッダの情報を基に、中継器（ルータ）がパケットを

ネットワーク上の他の中継器（ルータ）に転送していく


ヘッダデータ

ヘッダデータ

ヘッダデータ

送りたいデータ

分割分割

ヘッダをヘッダをつける

TCP/IP階層モデル階層の名称概要具体例アプリケーション層（Application）

アプリケーションを実現 HTTP、DNS、SMTP、POP、IMAP、FTP、SNMP、NNTP

トランスポート層（Transport）

アプリケーションのためにエンド間の通信サービスを提供

TCP、UDP

インターネット層（Internet）

データを送信元から宛先に運ぶ

IP、ICMP、ARP、RARP

リンク層（Link）

直接接続されたネットワーク上で通信されるための通信プロトコル

イーサネット、FDDI、X.25、ISDN、同軸ケーブル、UTP、光ファイバー


リンク層直接接続されたネットワーク上での通信を確⽴する層代表的なものは以下の3つ◦ イーサネット（Ethernet）◦ トークンリング◦ FDDI（Fiber Distributed Data Interface）

LAN（ローカルエリアネットワーク）上でデータ転送を⾏なうためのプロトコル◦ いずれもデータ転送に「フレーム」と呼ばれるデータのか

たまりを⽤いる


直接接続リピータ・ハブを介した接続

リピータ

FDDI（Fiber Distributed Data Interface）

ANSI（⽶国規格協会）により標準化トークンリング⽅式だが、機能が改善◦ 伝送速度：最⼤100Mbps◦ ⼆重化による障害耐性向上◦ 最⼤距離は100km


トークン

100kmまで⼆重化

イーサネット LANで最も利⽤されているコン

ピュータネットワークの規格ロバート・メトカーフを中⼼に

1972-1973年にかけて開発された

1982年に802.3 CSMA/CDとして現在普及している仕様が策定された

通信速度◦ 初期は10Mbps、その後100Mbps、

1000Mbpsと⾼速化、さらに10Gbpsのの⼒をもつ10GbEが規格化された。

◦ 40GbEや100GbEが標準化策定途中


Robert M. Metcalfe(1946-)

通信速度と規格


速度規格10Mbps 10BASE 5

10BASE 210BASE-T10BASE-F（10BASE-FP, 10BASE-FB, 10BASE-FL)

100Mbps 100BASE-T100BASE-T2100BASE-TX100BASE-FX100BASE-VG100BASE-VG AnyLAN

速度規格1000Mbps 1000BASE-T

1000BASE-TX1000BASE-CX1000BASE-SX1000BASE-LX1000BASE-LH1000BASE-ZX1000BASE-PX10/201000BASE-BX

10Gbps 10GBASE-T10GBASE-CX410GBASE-SR10GBASE-LRM10GBASE-LR10GBASE-ER

イーサネットフレームの構造


送信元アドレス

最⼩7 1 6 6 2 46〜1500 4

単位はオクテット

1オクテット=8ビット

プリアンブル1010101010・･･･

フレーム開始デリミタ10101011

宛先アドレスタイプフィールド

データFCS

フレームチェックシーケンス

アドレスMACアドレス 48ビット（6オクテットのデータ）。イーサネット上の端末を識別するためのデータ。上位3オクテットは、ネットワーク製品の製造者を⽰す。

データがどのプロトコルを使っているかを⽰す情報

CSMA/CD（１）イーサネットではデータフレームはすべてのホストに送

られるホストは⾃分のMACアドレス宛に来たもの以外は破棄す

るすべてのホストに送られるため、データの衝突が起るそれを排除するための仕組みがCSMA/CD（Carrire

Sense Multiple Access/Collision Detection）


データ送る全員に届く

CSMA/CD（２）


データ転送開始

衝突検出

バイナリ指数バックオフアルゴリズム

• 伝送路上の信号（搬送波（carrier））の有無を調べ、搬送波がない（＝伝送路が利⽤されていない）場合、ノードはフレーム伝送を開始できる

• 空き状態になるまで待つ

• 搬送波がない状態で伝送を開始するノードが複数存在すると、衝突が発⽣する

• フレームの衝突を出⼒と⼊⼒の信号を⽐較する⽅法でしらべる• 衝突を検知すると伝送を停⽌し、衝突発⽣を通知するための

ジャミング信号を送出する• ある時間の経過を待ち、フレームを再送する

• 再送開始の待ち時間を0から上限値の愛⼤でランダムに決める• 上限値は衝突回数の連続数による決定される

今⽇やること

Wireshark実習


WIRESHARKの使い⽅


レイヤ通信を観察：Wireshark

Wireshark◦ ネットワークを流れるデータを解析するオープンソースのソフトウェア◦ 以前は「Ethereal」と⾔っていた

何ができるか◦ 現在流れているデータ（パケット）を⾒る、解析◦ 保存されたパケットを⾒る、解析これをやってみましょう


いま⾃分のPCに流れているパケットを観察してみる


まずWiresharkを⽴ち上げる

いま⾃分のPCに流れているパケットを観察してみる


左から1つめのアイコンをクリックする

と、こんなウインドウ

が開きます

「Start」ボタンを押すと開始です。「Start」ボタンを押すと開始です。

画⾯の説明


画⾯の説明


パケット取得時刻

画⾯の説明


パケットの送信元

画⾯の説明


パケットの宛先

画⾯の説明


通信の種類

画⾯の説明


パケットの概要

画⾯の説明


各パケットの詳細内容

画⾯の説明


各パケットの⽣データ

キャプチャ（取得）終了


ここをクリック

データ保存


ここをクリック

データ保存の場所について

デスクトップやマイドキュメントに保存すると、次回ログイン時に消えます

Zドライブの⾃分のフォルダに保存してください◦ この授業⽤のフォルダを作って、そこに保存することを勧めます


パケットデータ：その1 授業⽤ページから

「toho_comnet_001.pcap」をダウンロードしてください。

ファイルをダブルクリックで⾒ることができる◦ または Wiresharkを⽴ち上げた後に「File」→「Open」で

ファイルを選択図上のアイコンをクリックしてファイルを選択。


ここです

パケットデータ：その1


Wireshark：表⽰パケットのフィルタリング

フィルタをかけてみよう◦ 必要なデータだけを表⽰させる◦ 通信の種類がHTTP（TCP 80番ポート）のパ

ケットのみを表⽰


「tcp.port == 80」と⼊⼒

パケットの構成（この場合）


プリアンブルあて先MACアドレス送信元MACアドレスデータタイプデータ

IPヘッダ

FCS

IPデータ

TCPヘッダ TCPヘッダ

パケットNo.30には、HTTPも含まれている！HTTPデータ

パケットデータ：その1（⾒ているもの）

⽇本最初のホームページ◦ http://www.ibarakiken.gr.jp/www/


⾼エネルギー加速器研究機構（KEK）

1992年9⽉30⽇に初めて発信された。

これは違うけど

Wiresharkでイーサネットフレームを⾒る


三分割されている真中に注⽬



Frame 1 (376 bytes on wire, 376 bytes captured)Ethernet II, Src: NecAcces_8c:45:c5 (00:0d:02:...Internet Protocol, Src: 192.168.0.254 (192.168…User Datagram Protocol, Src Port: ssdp (1900), …Hypertest Transfer Protocol



「Ethernet」の左の「+」マークを押してみる

Frame 1 (376 bytes on wire, 376 bytes captured)Ethernet II, Src: NecAcces_8c:45:c5 (00:0d:02:...

Destination: IPv4mcast_7f:ff:fa (01:…)Srource: NecAcces_8c:45:c5 (00:0d:…)Type: IP (0x0800)

Wiresharkによるイーサネットフレームの読み⽅


これがMACアドレス

MACアドレスの読み⽅

どっちが⾃分のアドレスか？◦ ⾃分がフレームを送信しているときは、⾃分の

MACアドレスが「送信元アドレス」に◦ ⾃分がフレームを受信しているときは、⾃分の

MACアドレスが「宛先アドレス」に通信の相⼿は1⼈（1台）だけではなく複数◦ ずーっとパケットを⾒ていると、それぞれのパ

ケットに共通のMACアドレスが⾒ててくる


最⼩7 1 6 6 2 46〜1500 4

送信元アドレス（Source、src）

宛先アドレス（Destination、dst）

第1回課題：内容と提出物

課題内容◦ ⾃分の使っていた端末（PC）のMACアドレス

を調べる調べ⽅は⾃由です◦ CSMA/CDが現在ほとんど利⽤されていない理

由を以下のキーワードを⽤いて⽂章にしてくださいスター型ネットワークスイッチングハブ

提出内容◦ 利⽤した端末のMACアドレス◦ CSMA/CDが現在利⽤されていない理由


第1回課題：提出⽅法と締切提出⽅法

◦ 電⼦メール◦ MACアドレスはメール本⽂に記載◦ 「CSMA/CDが現在利⽤されていない理由」もメール本⽂に記載

メールタイトル（件名）に「[コンピュータネットワーク：（学籍番号）]」と⼊れること◦ akira.kanaoka＠is.sci.toho-u.ac.jp◦ （アットマークが全⾓になっていますので、半⾓に直してから送ってください）

締切◦ 2013年5⽉24⽇（⾦）18:00

注意：◦ 電⼦メールで提出した場合、必ず私から「受領しました」というメールを返信し

ます。返信がない場合は、メールば届いていない可能性があります。課題提出後は、⾦岡からの受領メールを必ず確認してください。英語ではメール返信はしません

◦ データが全く同じ⼈達がいた場合、「最初に提出した⼈のみを通常の評価」にし、後の⼈は「半分の評価」とします


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