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ネットワーク工学第5章
ルーティング
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ネットワークB ネットワークD
ネットワークF
ネットワークC ネットワークE
ネットワークA
第5章ルーティング
ルーティングとは
ネットワーク工学
2
■ IPアドレスでパケットを送るには「このIPアドレスはこっち」という道案内情報が必要。この 「経路情報を用いて送信する」 ことを
経路制御＝ルーティングと呼ぶ。経路制御には「ネットワークアドレス」を用いる。
ネットワークFへ送信 Fはこっち
（D経由）
Fはこっち
Fはここ
第5章ルーティング
ルーティングとは
3
■経路制御＝ルーティングには、
①スタティック・ルーティング固定的にルートを書く方式。手動。障害時は迂回できない。設定が簡単。
②ダイナミック・ルーティングルーターが自動的に経路情報を交換する。障害時は自動迂回する。
の2種類ある。
ネットワークB192.168.99.0/24
ネットワークD192.168.12.0/24
ネットワークC192.168.98.0/24
ネットワークE192.168.18.0/24
ネットワークA192.168.1.0/24
第5章ルーティング
スタティック・ルーティング
ネットワーク工学
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■スタティック・ルーティング・ 設計者が固定・手動で経路を設定する。・経路は固定的。障害時も自動迂回はできない。・ 管理者・設計者がすべての機器を設定。・ 固定的で比較的小さなネットワークの設計に向く
ルータ P
ルータ Q
ルータ R
宛先 経路
192.168.99.0 出口 A
192.168.12.0 出口A経由ルータQへ
192.168.98.0 出口B
192.168.18.0 出口B経由ルータRへポートA
ポートB
※出口＝ポート
第5章ルーティング
デフォルト・ルート
ネットワーク工学
5
■どこに送ったらいいかわからないときは、
デフォルトルート （デフォルト・ゲートウェイ）に送る。あとはその先が解決してくれる。
ネットワークB192.168.99.0/24
ネットワークC192.168.12.0/24
ネットワークE192.168.98.0/24
ネットワークD192.168.18.0/24
ネットワークA192.168.1.0/24
ルータ P
宛先 経路
192.168.99.0 出口 A
192.168.12.0 出口A経由ルータQへ
ﾃﾞﾌｫﾙﾄﾙｰﾄ(0.0.0.0と書く）
出口A経由ルータQへ
ポートA
ルータPは、ネットワークCは知っているが、ネットワークDとEは知らない。知らないネットワークは全部ルータQに送ってしまい、あとはルータQが解決する。つまりルータPはネットワーク構成全体を知らなくても仕事ができる。
ルータ Q経路情報に当てはまらないものは、すべてデフォルトルートに送る
第5章ルーティング
デフォルト・ゲートウェイ
ネットワーク工学
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■パソコンにもデフォルト・ゲートウェイ設定がある。
この例では、PCからみて、
どこに送ったらいいかわからない通信はすべてデフォト・ゲートウェイ（ここでは172.19.64.1）に送る。
つまりPCから外部ネット
ワークへの出口を設定することになる（必ず設定が必要）。
第5章ルーティング
ローカルホスト
ネットワーク工学
7
■ローカルホスト特別な IPアドレスとして、127.0.0.1がある。127.0.0.1あるいは、 localhost というホスト名向けの通信は、外部に出さずに、自分の中のプログラムに通信を行う（自分で自分に向けて通信する）。
例：パソコンAの中にWebサーバを立ち上げた。同じパソコンAの中から、同じパソコンの中のWebサーバにアクセスするには、ブラウザにてhttp://127.0.0.1 または http://localhostと入力して接続する。
第5章ルーティング
ダイナミック・ルーティング
ネットワーク工学
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■ダイナミック・ルーティング・ ルータ間で情報交換し自動で経路を設定する。・障害時には自動迂回できる。・ 管理者・設計者は機器の細かい設定が不要。・ 流動的で比較的大きなネットワークの設計に向く
ルータ P ルータ Q
私はネットワークAとBを知っています
私はネットワークCとDを知っています
情報交換
「ダイナミックルーティングを使う」設定をするだけ
「ダイナミックルーティングを使う」設定をするだけ
第5章ルーティング
ルーティング・アルゴリズム
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■経路制御の方法も２方式ある。
①距離ベクトル型 (Distance-Vector)距離（メトリックという）と方向で決める。「ネットワークAはこっちの方向、距離２」
②リンク状態型 (Link-State)ネットワーク全体の状態図を内部に覚えていてそれに従う。全ルータが同じネットワークの地図をもっている形。
第5章ルーティング
経路制御アルゴリズム①：距離ベクトル型
ネットワーク工学
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■距離ベクトル型 (Distance-Vector)・ 距離（メトリックという）と方向で経路を決める。・距離は経由ルータ数（ホップ数と呼ぶ）・ 方向はルータのポートを指す・処理が簡単だが、巨大ネットワークになると複雑になる・ 経路にループが生じやすい
ネットワークA192.168.1.0/24
ネットワークB192.168.2.0/24
ネットワークC192.168.3.0/24
宛先：C
ポート：P
ポート：Q
ポート：R
ネットワークCへはポートP：距離7 , ポートQ：距離4 , ポートR：距離2なので、ポートRへ送ろう ・・・
・・・
・・・
この距離と方向の情報をダイナミック・ルーティングで交換する
第5章ルーティング
経路制御アルゴリズム②：リンク状態型
ネットワーク工学
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■リンク状態型 (Link-State)・ 全ネットワーク接続状態を理解して経路制御・全ルータが「同じ地図」を見ているイメージ・ 全体経路情報＝地図の情報交換がポイント・ 実際に地図から経路を決めるのは大変
ネットワークA192.168.1.0/24
ネットワークB192.168.2.0/24
ネットワークC192.168.3.0/24
宛先：C
ポート：P
ポート：Q
ポート：R
この地図によるとネットワークCはポートRだな。
・・・
・・・
・・・
この距離と方向の情報をダイナミック・ルーティングで交換する
全ルータが同じ地図をもつ
第5章ルーティング
主なルーティング・プロトコル
ネットワーク工学
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■主なルーティング・プロトコルには
「RIP」と「OSPF」がある。RIPは距離ベクトル型、OSPFはリンク状態型。
ルーティング・プロトコル 方式 ループ検出
RIP 距離ベクトル ×
RIP2 距離ベクトル ×
OSPF リンク状態 ○
BGP※ 経路ベクトル ○
「ネットワーク工学」では、ルーティング・プロトコルの詳細は扱わないので、「RIP」「OSPF」というものがあることだけ覚える。「基本情報技術者試験」でもほぼ出題されない。
※ BGPは「インターネット・
サービス・プロバイダ等の大きな組織間のルーティング」を行うプロトコル。
「そんなものがある」程度に覚える。
ネットワークA192.168.1.0/24
第5章ルーティング
RIP
ネットワーク工学
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■ルーティング・プロトコルRIP
「RIP」（Routing Information Protocol)・各ルーターが３０秒周期で「自分が知っている経路情報」を定期的にブロードキャスト（全員送信）する。・周りから教えられた情報を元に距離ベクトルで経路決定
①「ネットワークA
は距離１」とブロードキャスト
②「ネットワークA
は距離１」とルータQは覚える
ルーター：P ルーター：Q ルーター：R
ルーター：S
③次にルータQが自分の情報として「ネットワークAは距離２」をブロードキャストする（ルータPからも
らった情報が距離１だからそれに１加えているのに注意）
③次にルータQが自分の情報として「ネットワークAは距離２」とブロードキャストする（ルータPからも
らった情報が距離１だからそれに１加えているのに注意）
ネットワークA192.168.1.0/24
第5章ルーティング
OSPF
ネットワーク工学
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■ルーティング・プロトコルOSPF
「OSPF」（Open Shortest Path First)・リンク状態型のルーティング・プロトコル・ RIPではできない細かいサブネットの経路制御が可能・不必要なルーティング情報を回さずエリア内だけに周知
ルーター：P
ネットワークAはルータPにつながっています
ネットワークAはルータPにつながっています
ネットワークAはルータPにつながっています
全ルータが同様に自分の情報を教えあえば「地図」ができるそれぞれのルーターが
「自分の状態」を教えあう。それをバケツリレー方式で次々と伝達していく。
バケツリレー方式で次々と伝達。
ネットワーク工学第6章
その他のネットワーク技術
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第6章その他のネットワーク技術
インターネット技術
ネットワーク工学
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■インターネットに接続するには、他にも様々な技術が必要
・ DNS ＝アドレス解決http://www.kait.jp ではアドレス（IP）がわからないので、ドメイン名をIPアドレスに変換する。
・ DHCP ＝アドレス付与PCに自動的にアドレス（IP）を付与する
・ ARP ＝ IPアドレスからMACアドレスへの変換最終的に届けるのは「データリンク層」（MACアドレス）
第6章その他のネットワーク技術
インターネット技術
ネットワーク工学
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【１】 DNS (Domain Name System)
IPアドレスは人間には覚えにくいので、ドメイン名を用いる。特に、Web接続では、URLを用いて接続を行う。実際には、PCは「DNS」サーバに接続して、URLをIPアドレスに変換してもらっている。
http://www.nka.co.jp203.183.24.11
①URL「http://www.nka.co.jp」に接続したいのでIPアドレス教えて
②「http://www.nka.co.jp」は203.183.24.11 です
③203.183.24.11 = http://www.nka.co.jpに接続
DNSサーバー
第6章その他のネットワーク技術
インターネット技術
ネットワーク工学
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■ DNS (Domain Name System)
PCには 「DNSサーバー」を設定する部分がある
第6章その他のネットワーク技術
インターネット技術
ネットワーク工学
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【２】 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
「オフィスにある100台のPCすべて一台一台IPアドレ
ス等を設定するのは面倒」。こんなときのために、DHCPで自動設定ができる。
通常は各PCに・IPアドレス・サブネットマスク・デフォルトゲートウェイ・DNSサーバを設定する必要がある。
第6章その他のネットワーク技術
インターネット技術
ネットワーク工学
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■ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
PCを「IPアドレスを自動的に取得する」設定にするだけで、勝手にDHCPサーバにアクセスして自動設定してくれる。
「自動取得」で・IPアドレス・サブネットマスク・デフォルトゲートウェイ・DNSサーバが自動で設定される。
第6章その他のネットワーク技術
インターネット技術
ネットワーク工学
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■ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)PCはブロードキャストにて、「DHCP発見パケット」（IPアドレス要求」を発信し、DHCPは「あなたのIPアドレス等の設定はこれです」とDHCP提供パケットを通知する。
①DHCP発見
誰がサーバーか知らないのでブロードキャストで要求を送る。ブロードキャストなので全員に到達する。
②DHCP提供DHCPサーバが必要なすべての設
定を送ってくれるので、それを元にPC側で自動設定する。
【DHCPサーバ】PCに提供するアドレス範囲等を事前に設定しておく。例： IPアドレスは 192.168.0.2～250 を順次与える。サブネットマスクは 255.255.255.0 ゲートウェイは 192.168.0.1DNSは 192.168.0.254
例：以下で設定せよIP:192.168.0.17 mask:255.255.255.0GW:192.168.0.1 DNS 192.168.0.254
第6章その他のネットワーク技術
インターネット技術
ネットワーク工学
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【３】 ARP (Address Resolution Protocol)IPアドレスを手がかりに、MACアドレスを知る方法。「ARP要求」として、「あなたのMACアドレスは何？」と該当のIPアドレスに要求をかける。
②ARP応答私172.20.1.2のMACアドレスは08:00:20:74:CE:EC です。
①ARP要求「172.20.1.2」さん、あなたのMACアドレスを教えてください。
172.20.1.2
172.20.1.1
経路制御はIPアドレスで行う（＝つまり家の近くまではIPアドレスを頼りに行ってくれる）が、最終的な端末への通信はデータリンク層つまりMACアドレスで行う（＝実際の部屋まではMACアドレスを調べてそこまでデータリンク層で届ける）
ネットワーク工学第7章
ネットワークの設計
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第7章ネットワークの設計
ネットワークの設計
ネットワーク工学
■ネットワークの設計とは、エンジニアが自由に「アドレス設計」を行って、ネットワーク構成を作り上げること。
＜ポイント＞・ ネットワークの大きさは？
-設置するPC数＝ホストアドレス数・ インターネットの接続は？・今後の拡張性は？⇒現状だけで決めない
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【復習】
【復習】グローバルアドレスとプライベートアドレス
ネットワーク工学
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IPアドレスは、「世界にひとつ」の「グローバルアドレス」に
加えて、「誰でも自由に勝手に使える内部アドレス」として「プライベートアドレス」がある。
■グローバルアドレス：国際的機関ICANNが管理・付与する世界にひとつのIPアドレス
■プライベートアドレス：自由に使える内部アドレス。例えば大学内からネット接続する学生のPCにはすべてプライベートアドレスが付与されている。
・ ネットワークの設計は基本的にプライベートアドレスで行う
第7章ネットワークの設計
プライベートアドレスによる設計
ネットワーク工学
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■プライベートアドレスはサイズによって下記に別れる。クラスA： 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255 (10.0.0.0/8)クラスB： 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)クラスC： 192.168.0.0～ 192.168.255.255 (192.168.0.0/16)
エンジニアは作成するネットワークの大きさに合わせて、どのクラスのプライベートアドレスを使うか判断する。・小さいネットワークなら、クラスCを使う
192.168.0.1 等のアドレスは家庭等でよく使われる・大企業ならクラスA（10.x.x.x）を使い、内部をさらに細かいネットワークに分割して使用する
【復習】
【復習】グローバルアドレスとプライベートアドレス
ネットワーク工学
27
支社本社
グローバルアドレス203.25.19.223
グローバルアドレス
プライベートアドレス192.168.0.1
192.168.1.1
192.168.0.2~254192.168.1.2
【グローバルアドレス】
インターネットの内部は、このアドレスで設計を行う。⇒ただし一般的な仕事ではない（プロバイダ等の一部の人の仕事）
【プライベートアドレス】LANと呼ばれるローカルな部分は自分たちで設計する。⇒ネットワークエンジニアの仕事
【グローバル⇔プライベート】インターネットでは、「グローバルxx.xx.xx.xx」の中の「プライベートyy.yy.yy.yy」に送る
のような、アドレス変換にて、実際には通信を行うと思えばよい。
第7章ネットワークの設計
ネットワークの設計
ネットワーク工学
■ネットワークアドレスの設計ネットワークアドレスは、8の倍数桁にしておくと、計算が楽でよい。つまり、CIDRで「/16」「/24」等が便利。
＜もっとも簡易なネットワーク＞ネットワークアドレス： 192.168.0.0CIDR=24 ｻﾌﾞﾈｯﾄﾏｽｸ =255.255.255.0ホスト数 254台 （192.168.0.1～.254）
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第7章ネットワークの設計
ネットワークの設計
ネットワーク工学
■ネットワーク機器はそのポート数に注意
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スイッチングハブには接続ポートに限りがある。８ポートのハブなら8台しか
接続できないが、他のハブへの中継もあるから接続機器数はもっと減る。
第7章ネットワークの設計
ネットワークの設計
ネットワーク工学
■ハブどうしをどう接続するか
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■縦に追加していく方式を、カスケード(多段接続）やスタック接続と呼ぶ。ハブによって多段にできる数に制限があり、あまりおすすめしない。
多段にスタックするのは
あまりよくない
■設計は難しいスター型にすると、中心のハブが故障した場合、全体の通信がダメになる。この場合、中心ハブは高価で丈夫なハブを用いる。
中心ハブが死ぬと全部死ぬ
第7章ネットワークの設計
ネットワークの設計
ネットワーク工学
■異なるネットワークを接続するにはルーターが必要である。
■ポート毎にIPアドレスが必要
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インターネットと家庭内ネットワーク（家庭内LAN）を接続するにはルータが必要。ポート毎にIPアドレスを割り付ける。
ルータ
家庭LAN192.168.0.0
インターネット210.120.10.0
WANL1L2L3L4 210.120.10.5192.168.0.1
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