CCNA！ネットワークエンジニアの初歩

ネットワーク層

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

ネットワーク層はルータやレイヤ3デバイスは、ネットワーク層で動作し、デバイス間でのトラフィック転送を行う。

ネットワーク層は、ルーティングとネットワークアドレッシングを行い、デバイス間でのトラフィック転送を行う。ルータやレイヤ3デバイスは、ネットワーク層で動作する。

■ネットワーク層では、データパケットとルート更新パケットが使用される

●データパケット

データパケットは、ルーテッドプロトコルと呼ばれ、ユーザデータ転送に使用される。種類には IP や IPX 。

●ルート更新パケット

ルート更新パケットは、隣接されたルータに接続されているネットワークについての情報を更新するために使用され、ルータ上でルーティングテーブルを作成や維持の為に使用される。ルーティングプロトコルと呼ばれています。種類には RIP , EIGRP や OSPF など。

■ ルータで使用されるルーティングテーブル

● ルータ

ルータは、ルーティングテーブルを見て宛先アドレスを確認します。ルーティングテーブルに、宛先アドレスが存在していない場合はそのパケットはルータにより破棄されます。

出口となるべきインターフェースが決まった場合、パケットはそのインターフェースへ送信され（この時、フレーム化されます）、ローカルネットワークに無事、送信されます。

● ネットワークアドレス

プロトコル固有のネットワークアドレス。ルーティングプロトコル毎に、それぞれのアドレッシング方式でネットワークを監視しているため、ルーティングプロトコル毎に個別にルーティングテーブルを持つ必要がある。

● インターフェース

パケットが宛先を目指す際の出口にあたるインターフェースのこと。

● メトリック

リモートネットワークまでの距離。ルーティングプロトコル毎に、それぞれ距離の算出方法が違います。

・ホップ数
・ティック数
・帯域幅
・回線遅延

など

■ ルータについて押さえてほしい点

・デフォルトでは、ブロードキャストやマルチキャストのパケット転送は行わない。

・ネットワーク層のヘッダ論理アドレスを使用し、パケット転送の為のホップ先（次のルータ）を決める。

・アクセスリストによって、パケットのセキュリティ制御を行うことも可能。

・特定のトラフィックに対しては、QoS を提供も可能。

・レイヤ３デバイスは、VLAN間接続を提供する。

・必要であればレイヤ２ブリッジング機能も提供可能。

トランスポート層

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

トランスポート層は、上位層からのデータの分割と再組み立てを行います。

トランスポート層は、上位層からのデータの分割と再組み立てを行います。エンド・ツー・エンドのデータ転送を提供し、宛先と送信元のホスト間に論理的な接続を確立します。

● トランスポート層の役割

・セッションの確立
・バーチャルサーキットの切断
・上位層への透過的なデータ転送
・上位層アプリケーションの多重化
・情報の詳細を隠蔽

など。

● データの完全性はトランスポート層のフロー制御で保証される。

データの欠落を防ぐには、送信側ホストが受信側ホストのバッファをオーバーフローさせるとよい。

● コネクション型通信（信頼性のあるデータ転送のため）

・受信側にてセグメントを受信 → 送信側へ確認応答を送信
・確認応答がないものは全て再送
・宛先にセグメントが到着 → 元もとの正しい順番に並び替えを行う
・データの喪失、過負荷などを避ける

ネットワークの氾濫制御システムは、トランスポート層の機能です。

※確認応答は、再送付き肯定確認応答とも呼ばれております。

● ウィンドウ制御

送信側が確認応答を必要とせずに送信できるデータセグメント量をウィンドウという。情報の量を、TCP/IPではバイト数で測る。

セッション層

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

セッション層の基本的な役割は、各アプリケーションのデータが、他のアプリケーションのデータと混ざらないようにすること。

セッション層の基本的な役割は、各アプリケーションのデータが、他のアプリケーションのデータと混ざらないようにすることです。セッションの設定や管理、切断などを行い、デバイス間での対話の制御も行う。

以下の３つの通信モードを提供します。

・シンプレックス
・半二重
・全二重

■ セッション層プロトコルとインターフェースの例

・ASP(AppleTalk Session Protocol)

・DNASCP(Digital Network Architecture Session Control Protocol)

・NFS(Network File System)

・SQL(Structured Query Language)

・RPC(Remote Procedure Call)

・X Window

など

プレゼンテーション層

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

アプリケーション層は基本的には翻訳を機能として、主に「符号化」と「変換」を行う。

プレゼンテーション層は、アプリケーション層にデータを「プレゼント」する層なのでこのような名称になっている。

● 基本的には翻訳を機能として、主に「符号化」と「変換」。

・データ圧縮、伸長

・データ暗号化、複合化

●データを転送前に標準のフォーマットに変換している。

■ マルチメディアに関連するもの

・TIFF(Tagged Image File Format)

・JPEG(Joint Photographic Experts Group)

・MPEG(Moving Picture Experts Group)

・RTF(Rich Text Promat)

・MIDI(Musical Instrument Digital Interface)

・QuickTime

・PICT

など。

アプリケーション層

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

アプリケーション層は、通信に際してリソースの確保ができているかも判断する。アプリケーション層の代表例として、WWW、検索エンジンなど。

アプリケーション層

● ユーザーがコンピューターに対して実際に通信を行う場である。

● 通信相手を識別して確実な通信を行うよう維持する。

● 通信に際してリソースの確保ができているかも判断する。

● ネットワーク通信コンポーネントを使用する場合もあり。
※E-mail、ファイル転送、リモートアクセスなど

■ アプリケーション層の代表例

WWW, BBS, EDI, 金融トランザクションサービス, 検索エンジンなど

■ アプリケーション層の機能

アプリケーションサービス、印刷、DB、ファイルなど

データのカプセル化

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

ネットワーク経由でホストから他のデバイスへデータを送信すると、データは、それぞれのレイヤでプロトコル情報と共にカプセル化される。

データのカプセル化

ネットワーク経由でホストから他のデバイスへデータを送信すると、データは、それぞれのレイヤでプロトコル情報と共にカプセル化される。各レイヤが通信をするのは受信側と同じデバイスのレイヤだけです。

■ PDU (Protocol Data Unit)が、情報交換や通信では使われます。

この PDU は、カプセル化の時にデータに付加される。PDUは受信側のデバイスの同じレイヤでのみ読み込まれ、その後は取り外されます。つまり、上位層にはデータだけを渡す形になります。

■ データのカプセル化（送信側デバイスの場合）

1. ネットワークで送信可能なデータにユーザ情報が変換される。

2. データ → セグメントに変換。

3. 送信側～受信側のそれぞれのホスト間で信頼性のある接続がつくられる。

4. セグメント → パケットなどに変換。

5. パケットをルーティングできるようにヘッダに論理アドレスが入る。

6. パケットなど → フレームに変換。ローカルネットワークで送信を可能にする為。

7. ローカルネットワーク上でのホストを識別するのにハードウエアアドレスを使用。※ユニークに識別される。

8. フレーム → ビット列に変換。

9. デジタル符号化・クロッキング方式が使用される。

Network 知識集：A～B

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

Network 知識集：A～B。APNIC,BPDU,BECN,ASICなど。

● APNIC

APNIC(Asia Pacific Network Information Center)。非営利団体。アジア太平洋地域における Internet に関する登録や管理を行う。

● ASIC

ASIC(Application Specific Integrated Circuit)。レイヤ２スイッチにて使用。MAC address のフィルタ・テーブルを調べ、宛先ハードウエアアドレスがどのポート宛なのかを決める。ポートが決まったら、そのポートに１セグメントだけ送信。どのポート宛なのか不明な時には、全ポートへ送信される。

● AUX

AUX(Auxiliary port)。Cisco Router の背面部にある「コンソール・ポート」のこと。コンフィギュレーションの設定を行う。

● Bc

Bc(Committed Burst)。フレーム・リレーのメトリックの一つ。CIRの受信と送信を保証するデータの最大量を示す。単位：ビット

● Be

Be(Excess Burst)。フレーム・リレーのメトリックの一つ。Bc の調整後、送信を試みるビット数を示す。CIR および PIR より算出される。

● BECN

BECN(Backward Explicit Congestion Notification)。逆方向明示的輻輳装置。フレーム・リレーにて、経路の輻輳を検地した場合に逆方向に転送されるフレームにセットされるビット。これによりネットワークの輻輳状態が送信側DTEに通知される。

● BPDU

BPDU(Bridge Protocol Data Unit)。スパニングツリー・プロトコルの helloパケット。ネットワーク内のブリッジ間で情報交換のため、一定間隔で送出される。

● bps

bps(bit per second)。データレートの単位。毎秒１ビットの伝送速度。

● BRI

BRI(Basic Rate Interface)。基本速度インターフェース。２つのBチャネル(64Kbps)および１つのDチャネル(16Kbps)から構成される。音声、動画、データの回線交換のためのISDNインターフェース。

● Bチャネル

Bチャネル。Bearer channel。ISDNのユーザデータを伝送するための64Kbpsの全二重チャネル。

Network 知識集：C

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

Network 知識集：C。CLI、Cisco IOS、CSUなど。

● CD

CD(Carrier Detect)。キャリア検知。インターフェースが、アクティブかどうかを示す信号。

● CID

CID(Channel ID)。Frame Relay用のフレーム・リレー・サブ・チャネルID。

● CIR

CIR(Committed Information Rate)。認定情報レート。Frame Relayネットワークで、正常な条件の基に情報を転送する際に保証されるPVCごとのデータ・レート。１秒あたりのビット数で計測。通信料金算定の根拠になっている。

● Cisco IOS

Cisco IOS。Cisco Fusion に基づいて全ての製品に共通の機能性、拡張性、セキュリティを提供するソフトウエア。

● CLI

CLI(Command Line Interface)。ユーザがコマンド等を使用してOSと対話できるインターフェースのこと。ネットワークエンジニアなら多用しているものになります。

● CO

CO(Central Office)。ネットワークエンジニアが接するのは「局舎」の方ですね。セントラル・オフィスでも使われることは少ない。

● CRC

CRC(Cyclic Redundancy Check)。巡回冗長チェック。受信側ホストにて受信データの誤りを検出する方法。

● CSMA/CD

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access Collision Detect)。キャリア検知多重アクセス/衝突検知。アクセス方式の一つ。CSMA/CDは、Ethernet や IEEE802.3で使用。データ転送の際、ネットワーク上のキャリアの有無を確認し、一定時間キャリアが検知されない場合は、データを転送する。複数より同時にデータ転送しようとした際には衝突が発生、その場合の再送信のタイミングは乱数により決められている。

● CSU

CSU(Channel Service Unit)。エンド・ユーザ機器とローカル・デジタルで電話の折り返し点を接続するデジタルのインターフェース装置。

Network 知識集：D～F

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

Network 知識集：D～F。EIGRP、DCE、FECNなど。

● DCE

Data Communications Equipment (EIA) または、Data Circuit-Terminating Equipment (ITU-T)。データ回線終端機器。通信伝送路～DTE間を接続するデバイス。モデムやインターフェース・カードなどを指す。

● DDR

DDR(Dial-on-Demand Routing)。ダイヤル・オンデマンド・ルーティング。回線交換センションの起動、切断を自動で行うルータ機能のこと。モデムの電話回線経由、ISDNターミナルアダプタ経由など、通信の必要に応じ発呼、リンク確立しルーティングをおこなう。

● DLCI

DLCI (Data Link Connection Identifier)。データリンク接続識別子。フレームリレーにて、PVC や SVC を識別するための値である。※PVC（相手先固定接続）。 SVC（相手先選択接続）。

● DSU

DSU (Data Service Unit)。データサービスユニット。デジタル伝送を使用するにあたり、ユーザ側宅内に設置される装置。

● DTE

DTE (Data Terminal Equipment)。データ端末機器。データ伝送の送信先、送信元、またはその両方として使い、プロトコルに従って通信制御を行う。ルータ、コンピュータ、多重化装置などが使われる。

● DTR

DTR (Data Terminal Ready)。DTEがDCEに、データ送受信可能になったことを示す RS-232C の制御線。

● Dチャネル

D channel。データチャネル。ISDNの全二重 16Kbps（BRI）、64Kbps（PRI)チャネル。

● E1

E1。2.048Mbps 広域デジタル伝送方式。ヨーロッパ圏で利用されている。

● EIGRP

EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)。Cisco社が開発。IGRPの改良版。リンクステートプロトコルとディスタンスベクタプロトコルの利点を持ち、運用効率と収束性が優れている。

● FECN

FECN (Forward Explicit Congestion Notification)。順方向明示的輻輳通知。フレームリレーにて使われる。経路上（送信側から受信側の間で）に輻輳があることを通知する制御ビット。通知は、受信側のDTE（フレームリレー端末）に行われる。

Network 知識集：H～I

Sat, 17 Oct 2020 16:08:34 +0900

Network 知識集：H～I。hello パケット、IEEE 802.3、IPなど。

● hello パケット

マルチキャストパケット。ルータが隣接ルータの発見や障害復旧の検知などに使う。

● Hello プロトコル

Hello プロトコル。Hello protocol。OSPFにて近接する関係の確立や維持に使われる。

● IEEE 802.1

IEEE 802.1。DEC社にて考案。（DEC社とIEEE 802.1規定のものでは全く同一ではない）。スパニングツリーでのブリッジングのループを防ぐアルゴリズムを規定。

● IEEE 802.2

IEEE 802.2。データリンク層での、LLC（論理リンク制御）副層の実装を規定したLANプロトコル。

● IEEE 802.3

IEEE 802.3。CSMA/CDアクセス方式を使用。データリンク層および物理層でのMAC副層の実装を規定したLANプロトコル。

● IGP

IGP (Interior Gateway Protocol)。IGRP、RIP、OSPFなどがある。1つのAS（自律システム）内でルーティング情報を交換するために使用されるプロトコル。

● IGRP

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)。大規模で多種多様な機器から構成されるネットワークでの問題の解決のために、Cisco社が開発したIGP。

● I/O

I/O。Input/Output。入出力のこと。

● IP

IP (Internet Protocol)。RFC 791 で規定。IPによって、アドレッシングやセキュリティの機能などが使用可能となる。

● IPアドレス

IPアドレス。IP Address。TCP/IPを使用するホストに割り当てる32ビットのアドレスのこと。A、B、C、D、Eのいづれかに属し、8ビットをピリオドで区切り表す。

● ISDN

ISDN (Integrated Services Digital Network)。サービス総合デジタルネットワーク。電話、データ、映像のサービスを電話会社により提供する。

● ISL

ISL (Inter-Switch Link)。Cisco社独自のプロトコル。VLAN情報をスイッチ～ルータ間でトラフィックとして管理するためのもの。

● ISL ルーティング

ISL ルーティング。Inter-Switch Link Routing。Cisco社独自の技術。スイッチドネットワークでフレームにタグを付加し、VLANメンバーシップを特定する。

● ISO

ISO (International Organization Standardization)。国際標準化機構。OSI参照モデルを規定しているところでもある。