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§  Introduction to Internet

02.

OSI参照モデルとは

OSIは「開放型システム間相互接続(Open Systems Interconnection)」の略。プロトコルの階層化のモデルは、ISO(国際標準化機構)ITU(国際電気通信連合)などによって「OSI参照モデル」として標準化されています。情報処理分野(上位層:7~5階層)と電気通信分野(下位層:4~1階層)の7階層に分類されています。


TCP/IPプロトコル群とは

インターネットでは「TCP/IPプロトコル群」が採用されており、プロトコルを機能別に4層に分けています。TCP/IPプロトコル群は「OSI参照モデル」に当てはめることができます。

OSI参照モデル TCP/IPプロトコル群
第7層. アプリケーション層1.アプリケーション層
第6層. プレゼンテーション層
第5層. セッション層
第4層. トランスポート層2.トランスポート層
第3層. ネットワーク層3.インターネット層
第2層. データリンク層4.ネットワークインターフェース層
第1層. 物理層(ハードウェア)

1. アプリケーション層

インターネット関連のソフト間のデータ通信は「アプリケーション層」のプロトコルに対応しています。アプリケーション層とトランスポート層のデータのやりとりにはポート番号というアドレスが使われています。

ポート番号は、最大65535まであり、0~1023まではWell-knownポートとしてIANAによって割り当てられている。プロトコル自体には使用するポート番号の規定はないので80番以外でもHTTPを使用できる(指示がない場合は80番と使う)。主なWell-knownポートは以下のとおりです。

プロトコル ポート番号 状態
FTP-data20データ転送
FTP21制御用
SSH22シェル(SCPやSFTPなど)
Telnet23シェル
SMTP25メール送受
DNS53DNS
HTTP80WWW
POP3110メール受信(POP)
HTTPS443暗号化通信(SSLやTLSなど)

IPアドレスがコンピューターを特定するのに対し、ポート番号はコンピュータのソフトを特定することができ、同時に別々のソフトで別々にデータのやりとりを行うことできる(マンションに例えると、IPアドレスが住所、ポート番号が部屋番号を表している)。

2. トランスポート層

コンピュータ間で確実なデータ通信をします。ヘッダ情報にはポート番号が含まれています。代表的なプロトコルに TCP、UDP などがあります。  

3. インターネット層

データの通信経路を決定します。代表的なプロトコルに IP などがあります。  

4. ネットワークインターフェース層

物理的・電気的インターフェースです。代表的なものに Ethernet、PPP、ISDN などがあります。  


TCP/IPプロトコル群のデータの流れ

TCP/IPプロトコル群の上記の「1.」から「4.」の順に各プロトコルが次の層が扱える形のパケットに処理して「ヘッダ」を付けて渡します。データを荷物に例えるなら、送られる荷物(パケット)と荷札(ヘッダ)が各層で何重にも梱包される状態です。4.まで行き着くと、今度は逆に「4.」から「1.」の順で重なった梱包をどんどん取り出していきます。最終的に送信先のコンピュータで復元され、送付元と同じ状態のデータになります。


IPアドレスとは

IPアドレスはインターネットの住所を意味しています。ひとつのIPアドレスは、LANなどのネットワークに付けられるネットワークアドレス [1] とPCや機器に付けられるホストアドレス [2] で構成されています。IPアドレスの種類には、グローバルIPアドレスプライベートIPアドレスがあります。

32ビット(2の32乗=約42億)のIPv4では数に限界があるため、将来枯渇することのない128ビット(2の128乗= 約340かん:事実上無限大)のIPv6の浸透が急務とされている。


プライベートネットワークとは

プライベートネットワークとは、家庭やオフィス内のLANなど、プライベートなIPアドレス空間を使ったコンピュータネットワークを指します。RFC 1918 と RFC 4193 に準拠しており、以下のプライベートIPアドレスが利用できます。

低コストで専用回線ように利用できる VPN は、仮想プライベートネットワーク(Virtual Private Network)の略です。


URIとは

ユニフォーム リソース アイデンティファイア(Uniform Resource Identifier)の略。統一された資源の識別子の意味を持ち、URLURN と定義されています。URIを完全に書き出したものを絶対URI、あるファイルやフォルダを起点とした場合の他のファイルへのルートを指すものを相対URIという。


ドメインとは

ドメインとは、インターネット上に存在するコンピュータやネットワークを識別するために付けられている名前の一種です。ドメインとIPアドレスを対応させるシステムはDNS [6] と呼ばれ、リゾルバ [7] の設定で一つのドメインに複数のIPアドレスを対応させたり、一つのIPアドレスに複数のドメインを対応させることもできる。ISPなどのレジストラ [8] とよばれる指定事業者がドメイン名の登録申請を受け付ける。ドメイン名は以下の4階層に分かれており、日本国内のドメイン名は、第1~3レベルまでJPNICが管理している。


URIとドメインの構成

URIとドメインを構成している名称と意味は以下のとおりです。

ドメインの名称(1~8)

ネットワークトポロジーとは

ネットワークトポロジーとは、コンピュータネットワークの接続形態のことです。代表的なものにバス型、スター型、リング型、メッシュ型があります。


イーサネットとは

イーサネットとは、ネットワーク接続タイプの一つで、オフィスや家庭のLAN (Local Area Network) で最も使われている技術規格です。帯域幅ごとのイーサネットの種類と接続形態は以下のとおりです。

footnotes

  1. 1.ネットワークアドレス
    マンションで例えるなら「南青山1丁目1-1」の部分。IPアドレスの管理組織(日本ではJPNIC)によって個々の組織に割り当てられている。

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  2. 2.ホストアドレス
    マンションで例えるなら「234号室」の部分。登録の必要なく、割り当てられたネットワークアドレスの範囲内で自由に利用してよい。

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  3. 3.JPNIC
    日本ネットワークインフォメーションセンター(Japan Network Information Center)の略。日本国内でグローバルIPアドレスの割り当てや、インターネットに関する調査・研究・啓蒙活動等を行う組織。1991年12月に発足し、1997年3月に社団法人となった。JPドメイン名の割り当てやDNSの管理・運営等、JPドメイン運営業務は、出資会社のJPRS(株式会社日本レジストリサービス)に移管された。

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  4. 4.APNIC
    アジア・パシフィック ネットワークインフォメーションセンター(Asia PacificNetwork Information Centre)の略。アジア・太平洋地域の各国のNICやインターネットサービスプロバイダへのIPアドレスの割り当てを行う機関。ICANN/IANAの下部組織で、JPNICを含むアジア・太平洋地域のNICを統括している。

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  5. 5.DHCP
    Dynamic Host Configuration Protocolの略。アプリケーション層のDHCPプロトコルに対応したDHCPサーバソフトで使えるIPアドレスの範囲を設定しておくと自動的い振り振る。有効期限があり、期限が切れるともう一度DHCP機能を利用して新規割り当てられる。

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  6. 6.DNS
    ドメインネームシステム(Domain Name System)の略。インターネット上のホスト名や電子メールに使われるホスト名(ドメイン名)とIPアドレスとの対応づけをもつデータベースシステム。DNSサーバ と呼ばれるコンピュータを参照し、そのホストのもつ IP アドレスを検索する。IPv4(Internet Protocol Version 4)の場合、IPアドレスは32bitで表されるが、人間がより理解しやすいよう対応表を提供している。

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  7. 7.リゾルバ
    domain name system resolverのこと。IPアドレスとドメイン名を結びつけるDNSで名前解決をするクライアント側のプログラム。

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  8. 8.レジストラ
    ドメイン名の登録申請を受け付ける組織。申請されたドメイン名の登録データは、そのドメイン領域のデータベースを管理する「レジストリ」という機関に登録される。.jpドメインのレジストリはJPRS(株式会社日本レジストリサービス)であり、JPRSが認定した数十社の「指定事業者」がレジストラとしてJPドメイン名の登録受付を行っている。

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  9. 9.サブドメイン名
    下の階層のドメイン名を指す。第1レベルドメイン名のサブドメインは、第2レベルドメインとなる。JPNICが管理しているのは第3レベルドメイン名までで、第4レベルドメイン名以降は管理者の自由なのでwwwではなく、www2.xxx.co.jp というドメイン名をもつことができる。

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  10. 10.トップレベルドメイン
    トップレベルドメイン(TLD)は、IANAよって管理されており、勝手に定義、取得することはできない。ジェネリックTLD(generic TLD:gTLD)、管理組織を表す国別コードTDL(country code TLD:ccTLD)、業界を粟原すスポンサー付きTLD(sponsored TLD:sTLD)がある。 ccTLDの「jp」ドメインはJPRS(Japan Registry Services)によって管理されている。

    gTLD: .com / .org / .net / .info ※取得や利用の制限はない
    ccTLD: .jp(日本)/ .au(豪州)/ .cn(中国) ※サーバの物理的な位置を示したものではない
    sTLD: .aero(航空・運輸業界)/ .coop(協同組合)

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