3流PGの速習ネットワーク(2日目)

2021年10月14日ネットワーク,学習

はじめに

以下は、"左門至峰. 『ネスペの教科書』. 星雲社, 2020″の勉強メモである。

2. LAN

2-1. MACアドレス

NIC(Network interface card)単位に割り当てられた端末固有の番号。世界中で一つだけ。でも故意にソフトウェアで書き換えられる。WindowsOSなら、コマンドプロンプトから「ipconfig/all」で見れる。

フォーマット
  • 48bit(1byte毎に、-や:で区切って16進数で表記。 例 XX-XX-XX-XX-XX-XX)
  • 上位24bitはOUI(Organizationally Unique Identifier)で製造者毎の番号
  • 下位24bitは製造者が機器ごとに割り当てる機器コード

2-2. イーサネット

イーサネット

LANの代表的な規格のひとつ。LANはほとんどの場合イーサネットで構成される。

特徴

データを送る際にフレームと呼ばれるまとまった単位でデータを送信する。データをフレームにすることで複数のPCがほぼ同時に複数のPCと通信することができる。イーサネットの規格は主にIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.3で、細かく(フレームの大きさやフォーマットなど)定められている。

イーサネットフレーム

イーサネットを流れるフレームをイーサネットフレームといい、以下の構造になっている。

1. 宛先MACアドレス 2. 送信先MACアドレス 3. タイプ 4. データ 5. FCS(Frame Check Sequence)
種類

イーサネットフレームは、誰に送るかによって以下の3つに分類される。

名称 解説 宛先MACアドレス
ブロードキャスト 同一セグメント(何らかの基準により分割した物理的なネットワーク断片)内の全ての端末に、データを一斉送信 すべての端末を意味するFF:FF:FF:FF:FF:FF
ユニキャスト 一つの端末にデータを送信 宛先のMACアドレス
マルチキャスト 同一セグメント内の特定のグループの端末に、データを一斉送信 マルチキャスト固有のMACアドレス
CSMA/CD方式

LANには複数の端末が接続されているので、同時に通信しようとしてフレームの衝突が起きることが考えられる。イーサネットにおける衝突回避の仕組みはCSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)方式である。CSMA/CD方式では、他の端末がキャリア信号を出しているか調べ、LANが使用中か調べる。使用中であれば、一定時間経過後に再送信を行う。

パケットキャプチャ

ネットワークのトラブルの原因究明の方法の方法は、ネットワーク機器の設定を確認する以外に、実際に流れるフレーム(パケット)を収集して確認する方法がある。それをパケットキャプチャという。パケットキャプチャには以下が必要

  1. パケットキャプチャ用のPCWiresharkなどのキャプチャソフトのインストールとNICの動作モードをプロミスキャスモード(promiscuous mode)にする。後者は、自分宛以外のフレームも受信するために必要。

    プロミスキャスモード : コンピュータのネットワークインターフェースの動作モードの一つ。電気的に受信したすべてのデータを読み込むモード。“promiscuous” とは「見境のない」という意味。

    プロミスキャスモード

  2. スイッチングハブにミラーポートを設定スイッチングハブは通常、宛先の端末がつながっているポートのみフレームを転送する。キャプチャするPCが接続されたポートにもフレームを転送するためにミラーリングの設定をする。(ミラーリングの設定されたポートをミラーポートという)

    ポートミラーリング : ネットワークスイッチ(スイッチングハブ)やルータの持つ機能の一つ。、あるポートが送受信するデータを、同時に別のポートから送出する機能。

    ポートミラーリング

2-3. ケーブル

ネットワークで使用するケーブル

大きく分けると以下の三つ。

  • LANケーブル(ツイストペアケーブル)
    日常的に利用しているLANケーブルは、ツイストペアケーブルと呼ばれる。二本のペアでより合わせたケーブル。LANケーブルは、銅線及びその周りを被覆する樹脂でできている。相手に対しての電圧の高低で0と1を判断する電気信号でデータを送る。
  • 光ファイバケーブル
    光ファイバーのケーブル。LANケーブルに比べて、高速かつ長距離通信が可能。コアの直径が補足、光の通り道が1つのシングルモードファイバー(SMF : Single Mode Fiber)とコアの直径が太く、光の通り道が複数のマルチモードファイバー(MMF : Multi Mode Fiber)の2つがある。シングルモードの光ファイバーは長距離伝送に向いており、一方マルチモードの光ファイバーは、曲げにも強く使いやすいので、企業内のLANで広く利用される。

    光ファイバー : 光信号を伝送するための非常に細い線で、主に光通信の伝送路として使用されます。コアと呼ばれる屈折率の高い中心部をクラッドと呼ばれる屈折率の低い層で覆った同心円状になっており、光はコアの中に閉じ込められて伝わっていきます。最近では、光通信の他にセンサー、ファイバレーザ、ハイパワー光ガイドなど様々な用途で使われるようになってきています。

    光ファイバとは

  • 光ファイバーケーブルとLANケーブルの接続
    光ファイバーは光信号、LANケーブルは電気信号であるため、両者を接続するためには、光と電気の変換を行うメディアコンバータ(M/C)を設置する必要がある。また、スイッチングハブには、LANケーブル用のポートととは別に、光ケーブル用のポートがあることもある。
ケーブルの種類とイーサネットの規格

イーサネットの規格として、次の表記法使うことがあるらしい。

(1)1000 (2)BASE(3)T

順に(1)回線速度、(2)伝送方式、(3)ケーブルの種類。