コンピュータネットワーク

第１１回授業

制御パケットとセッション層の

ネットワーク

WEB公開版のため、

内容は大きく抜粋・修正してあります。

WEB公開版

法政大学情報科学部 ２０１２年度コンピュータネットワーク

２０１２年４月１０日～２０１２年７月１９日

第１回

イントロダクション第２回

デジタル伝送技術

第３回

誤り訂正と通信の信頼性第４回

イーサネットとデータリンクの仮想化

第５回

LANの拡張と無線技術

第６回

遠距離通信とインターネットへの接続第７回

後半授業の準備

第８回

通信の種類とフロー制御の基本第９回

大規模ネットワークの構築と運用

第１０回

４種類のルーティング第１１回

制御パケットとセッション層のネットワーク

第１２回

データグラムとストリームの処理第１３回

インターネットのインフラストラクチャ

第１４回

ネットワークのモニタリングとチューニング

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通信の種類は３つ１対１

１対多

多対多

TCPは１対１UDPは１対多

が定石！

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IPとコントロールパケット

ICMP経路情報の調査

フラグメンテーション

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新しいパケット ICMP – IPの裏で働くパケット

【裏】エラー

制御を行う。

【表】経路制御や転送などを行う。

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ＩＣＭＰ

(Internet Control Message Control)

タイプ コード チェックサム

メッセージ詳細

メッセージ詳細

８ １６ ３２２４

ＩＣＭＰはＩＰの相棒または裏方

通信がうまくいかない時のエラー通知や処理をする。

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インターネットはベストエフォート型

衝突や輻輳（混雑）によりパケットの再送を行うが、パケットの消失や破損事態を防ぐことはできない。確保できるトラフィックはネットワークの状況による。

入らないパケットの処理に

ICMPを使う！

ICMPは

ベストエフォート型の申し子！

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ＩＣＭＰの利用例１：Traceroute

Tracing route to www.l.google.com [＊.＊.235.178]over a maximum of 30 hops:

1 3 ms 1 ms 1 ms 192.168.1.1 2 1680 ms 79 ms 99 ms ＊＊.0.7 3 48 ms 49 ms 49 ms 1＊＊8.0.101 4 68 ms 79 ms 80 ms 1＊＊8.0.33 5 68 ms 89 ms 49 ms 1＊＊6.5.137 6 69 ms 78 ms 79 ms 1＊＊.52.105 7 67 ms 79 ms 79 ms

＊＊.ad.jp [＊＊.65.156] 8 67 ms 79 ms 79 ms

＊＊.ad.jp [＊＊.192.113] 9 68 ms 140 ms 79 ms

＊＊3.ep＊＊.ne.jp [＊＊.128.33] 10 108 ms 79 ms 79 ms ＊＊.50.245 11 67 ms 179 ms 190 ms ＊＊.239.202 12 88 ms 79 ms 80 ms ＊＊.241.133 13 68 ms 79 ms 82 ms ＊＊＊.net [＊＊＊5.178] Trace complete.

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ＩＰパケットとフラグメンテーション

バージョン ヘッダ長 ＴＯＳ データ長

ＩＤ フラグメントオフセットフラグ

ＴＴＬ プロトコル チェックサム

送信元ＩＰアドレス

あて先ＩＰアドレス

異なるネットワークを通過す

るフラグメンテーションに使うフラグ。

あて先ＩＰアドレス

を見てルータが中

継して行く！

Time To Live到達できないパケットを

処理

マルチキャスト送信や

Tracerouteに

使う。

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フラグメンテーションが必要な場合 FDDIからETHERNET

MTUは４５３２

MTUは１５００

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復習（第４回）：LANの種類• FDDI

リングトポロジーと光ファイバを利用。大規模な構成ができるが、転送速度は、１００M

• ATM-LAN非同期方式。ISDNの一部で使われている。

• トークンリング・トークンバストークンが巡回して衝突などを避ける方式。スピードは１０M-20M。

• ETHERNET：１０００BASEシリーズもっとも一般的に使われている方式。ETHERNETと言い換えても吉。衝突はCSMA/CDで処理。

• 無線LAN（８０２．１１シリーズ）ケーブルの代わりに無線を用いる。スター型のトポロジーで、無線アクセスポ

イントにすべてのノードがぶら下がる。衝突は、CSMA/CAで処理。

MTUは４５３２

MTUは１５００

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FDDI（リング型）

• LANの技術規格の１つ。

• トポロジ：リング型

• 伝送媒体：光ファイバ

• 伝送方式：ベースバンド方式

• 伝送符号：NRZI• アクセス制御：トークン

• １００KM～２００KMは高域ネットワークに使う。

• 伝送速度は１００MB,MTUは４３５２でEthernetより速いが、 Ethernetの高速化に伴い使われなくなっている。

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フラグメンテーションが必要な場合 FDDIからETHERNET

MTUは４５３２

MTUは１５００

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ＩＰパケットとフラグメント

バージョン ヘッダ長 ＴＯＳ データ長

ＩＤ フラグメントオフセットフラグ

ＴＴＬ プロトコル チェックサム

送信元ＩＰアドレス

あて先ＩＰアドレス

フラグ：１フラグメントオフセット：０

ヘッダ フラグ：１フラグメント

オフセット：４００ヘッダ

フラグ：０フラグメント

オフセット：８００ヘッダ

MTUが

４００の場合

フラグ：０はフラグメント最

後のパケット

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MTU Path Discovery

ICMPメッセージ

「フラグメントが必要」 パケットサイズ

が大きくて送れ

ない！

サイズを小さくして送信！

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セッション層：ＩＰ電話 RTPとSIP

NATの仕組み

スーパーノード

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はじめに：IP電話は総合技術 セッション層を駆使する

電話帳の検

索は分散

ハッシュテー

ブルを使っ

てスーパー

ノードが行う。

Skypeの

サーバは

認証処理

をするの

み。

NAT越えはSTUNサーバを使って行う。

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IP電話で使うパケット – SIPとRTP

軽量なUDP ベースに通話用の

制御を加える！

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ＩＰ電話ネットワーク：SIPとRTP

呼制御（セッション層）

はSIPが担当

実際の通話（順番制御）は

RTPが担当

SIP: Session Initiation ProtocolRTP: Real-time Transport Protocol

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SIPプロトコル（呼制御）

INVITEをSIP サーバに送信

AB

SIPサーバ

サーバに確認

中を通知

Aさんに着信

中であること

を告げる。

電話がつなが

り、通話開始。

Bさんが電話

を切る。２００OKを送信し、

通話終了

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RTP (Real-Time Transport Protocol)

V P CC M PT シーケンス番号

タイムスタンプ

SSRC

CSRC

ど う で す か

ど うで すか

ど う で す か

タイムスタンプ

を使って順番

のずれたデー

タを修正！

UDPベースだが

順序制御ができ

るプロトコル！

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ＳＩＰはＮＡＴが苦手

ヘッダ

データ

Cからは、Aのプライ

ベートアドレスがあて

先のパケットが送信

されるため、Bに届か

ない！

A B C

返信

LOST!!

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ＮＡＴ越えその１：UPnP Universal Plug and Play

ルータBからグ

ローバルアドレス

が通知されるので

送信元アドレスを

書き換える。

A B C

SENT OK!!

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ＮＡＴ越えその２：STUN Simple Traversal of UDP through NAT

STUNサーバが

データに組

み込まれた

送信元PA1 をGA1に書

き換える。

ルータは

STUNサー

バにパケッ

トを送る。

SkypeはSTUNを

使っています。

SENT OK!!

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Ｃ／ＳモデルとＰ２Ｐモデル

C/S（クライアントサーバ）モデル

トポロジー：スター型

P2Pモデル

トポロジー：メッシュ型

WEB公開版

Ｐ２Ｐの自己組織化

その１帯域

ファイルや情報は上の方（広帯域の回線）行く傾向がある。

高速回線

中速回線

低速回線

使っている回線の

帯域によって階層ができる！

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IP電話とスーパーノードWEB公開版

分散ハッシュテーブル

ＩＰアドレスをハッシュ値に変換

各テーブルのハッシュ値は

ダブっていても可。

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分散ハッシュテーブルの検索

０１０１０１

１００１０１

００１０００

１１０１０１

①

②

③

④

分散ハッシュ

テーブル上の

距離が近いものを辿る

０００を探す WEB公開版

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IP電話

まとめ電話帳の検

索は分散

ハッシュテー

ブルを使っ

てスーパー

ノードが行う。

Skypeの

サーバは

認証処理

をするの

み。

NAT越えはSTUNサーバを使って行う。

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１対多通信の制御

マルチキャスト

IGMP

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２種類の１対多

１対多

マルチキャスト特定の多数に送る

ブロードキャスト不特定の多数に送る

探したり集

めたりするための通信。

多数をまとめる。

グループ管理

する

１対多の通信には

ブロードキャストと

マルチキャストがある

WEB公開版

マルチキャストの効用 ユニキャストとの比較：N台のコンピュータを

相手にする。

ユニキャストを使うと、相手の数だけ通信路と

パケットを用意しないといけない！N*M

マルチキャストを使うと通信路とパケットは

１つで済む！N*1

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マルチキャストとブロードキャスト

マルチキャスト

ブロードキャスト

ブロードキャスト（赤）は同一セグメント（スイッチ内）

の不特定多数 –すべてのノード

マルチキャストは、特定多数のノード。

セグメント（スイッチやルータ）を越えて送信しても可。

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ブロードキャスト（第４回、第１０回） （無差別、不特定多数）

送信元（探している先）はＡＲＰパケットを全員に送る。

ＡＲＰパケットはスイッチやルータを越えない

同一セグメント（スイッ

チ、ルータ内）にいればＩＰパケットは

必要ありません！

送信先の情報は知りません。探しています。

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マルチキャストの効用 ユニキャストとの比較

ユニキャストを使うと、相手の数だけ通信路と

パケットを用意しないといけない！N*M

マルチキャストを使うと通信路とパケットは

１つで済む！N*1

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マルチキャストアドレス

224.0.0.0 予約

224.0.0.1 そのネットワーク内の全てのノード

224.0.0.2 そのネットワーク内の全てのルータ

224.0.0.5 OSPF対応ルータ

224.0.0.9 RIP2対応ルータ

224.0.0.10 IGRP対応ルータ

224.0.1.1 NTPプロトコル

米シスコ・システムズが開発した自律システム

（AS）内のルーティング・プロトコル。RIPよりも大規模なネットワークが扱える。

NTPは時刻同期

プロトコルのこと。

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ＩＧＭＰ

(Internet Group Management Protocol) マルチキャストグループの制御

①Type IGMPメッセージの種類。Membership Query、Membership Report、Leave Groupの3種類。

②Max Response Time IGMPメッセージの種類がMembership Queryの際に適用される。Membership Queryに対するMembership Reportまで待てる最大時間。

③IGMP Checksum IGMPヘッダとIGMPペイロードに対して計算されるチェックサム。

④Group Address [32ビット]マルチキャストグループアドレス。

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Type Max Response Time IGMP Checksum

Group Address

ＩＧＭＰ：マルチキャストグループの制御

各ルータは自分が管

理するセグメントのグループ名に対応したメンバーの表を持って

いる。

Type Max Response Time IGMP Checksum

Group Address

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ＩＧＭＰ：マルチキャストグループの制御

Bは参加要求パケットを送信する。Type: Membership_Query

ルータはグループ：水

にメンバーBを

追加する。

Bはグループ水

に参加したい。

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ＩＧＭＰ：マルチキャストグループの制御Cはグループアドレ

スにパケット（緑）

を送信。

Cが送信するパケット

ルータが送信するマルチキャストパケット

ルータは隣のルータにマルチキャストアドレスを転

送！

隣のルータはグループ水に登

録されているIと Kに転送。

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