前置き
前回の記事では、仮想マシンとコンテナの環境構築を行って「さあネットワークについて色々試してみるか」っていう土台が出来ました。
今回は、そういったネットワークの体験に入っていく前に、基礎的な要素を紹介しておきます。
レベル感の想定は、基本情報・応用情報程度だと思います。
知識
LANとWAN
ゲートウェイから見て、内側がLAN(Local Area Network)で外側がWAN(Wide Area Network)です。
イーサネット
LANの標準規格。
ネットワークの階層
OSI参照モデル
コンピュータネットワークの多数のプロトコルを明確化するためのモデル。
第1層～第7層の7分割で表している。
- 物理層
- データリンク層
- ネットワーク層
- トランスポート層
- セション層
- プレゼンテーション層
- アプリケーション層
低層ほどハード寄りで高層ほどソフト寄りである。
TCP/IPモデル
通常のネットワークにおいての階層で、技術的にはこちらで覚えておけばよい。
4階層で、()内は、OSI参照モデルでの階層の対応番号。
付随して、代表的なプロトコルを示す。
①リンク層(1～2)
PPP, ARP, L2TP, OSPF
②インターネット層(3)
IP, ICMP, IPsec
③トランスポート層(4)
TCP, UDP
④アプリケーション層(5～7)
HTTP, DHCP, DNS
殆どのプロトコルはアプリケーション層で動く。
LANのハードウェア
項目内の()はOSI参照モデルで対応する層。
基本的に、高層のハードウェアは下層の機能を含んでいると考えて問題無い。
リピータ(1)
電気信号を増幅する。
リピータハブという装置が一般的で、こいつは下記のブリッジ機能を持たないのでバカハブとも呼ばれる。
ハブに繋いだ装置全てに通信を送る(ポートの選択が行われない)ので、色々問題がある(応用情報レベルでは問われないが、通信のコリジョンや認証LANすり抜けなど)。
その特性を利用した荒技として、ブリッジにミラーリング機能が無い場合にリピータハブをかませて無理やりミラーポート化する方法もある。(これも応用情報レベルでは問われない)
ただ、TAPというトラフィックをレイヤ1レベルで転送する専用装置を使った方がマシではある。
ブリッジ(2)
レイヤ2のMACアドレス情報を基に、通信を中継するのがスイッチングハブ(レイヤ2スイッチ)。単にスイッチと言うとブリッジを指す場合が多い。
原理的には、MACアドレステーブルとフィルタリングの機能が内蔵されていて、それを基に中継を行う。
このあたりは、いずれネットワークの体験で触ってみる予定。
ルータ(3)
レイヤ3のIPアドレス情報を基に、通信を中継する装置。レイヤ3スイッチとも言うが、厳密には、ルータと言うと下記のゲートウェイのようにLANとWANを繋ぐ装置のことを指し、レイヤ3スイッチと言うと、LANとLANを繋ぐ装置のことを指す場合が多い。
内蔵された機能のルーティングは、ネットワークを構成する重要な要素であり、奥が深い。
ゲートウェイ(4～7)
トランスポート層以上でのデータ中継に使用。
LANの境目に置かれるが、WANとの境目以外にも電話機通信との境目に置かれるVoIPデートウェイという物もある。
通信方式
CSMA/CD
イーサネットで採用されているLANの通信方式。
通信の衝突を検知したら、ランダムな時間待機してから再送を試みる。
CSMA/CA
無線LANで採用されている通信方式。
無線は電波であり衝突の検出が出来ないので、衝突が起こらないよう同じチャネルの通信を監視して、一定時間以上継続して空いている場合にデータを送信する仕組み。
最後に
こんなところですかね。
今後の記事で試す予定のネットワークについて、この辺の知識を押さえておけばいいのかなと思います。
