計算機応用(B:ネットワーク)by 荒井  TOP | [前回] | [次回]
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★サブネットワーク

     2進数、16進数、10進数

     8ビットにおける十六進数から二進数への変換

²        十六進数の1桁(0〜F(十六))は4ビットで表現できるので、8ビットの場合は十六進数二桁で表現できる。

l         例;FF(十六)=1111 1111()

l         例;85(十六)=1000 0101()

l         例;AB(十六)=1010 1011()

²        なお二進数から十六進数への変換も4ビット毎に行えばよい。但したとえば「1111()」が「F(十六)」であることは覚えておくか十進に一度直してからにする。

     十進数から二進数への変換

²        一般的に2で割っていって逆に並べる方法がよく利用される。

²        8ビットまでの数(0〜255())であれば、二進数の桁(1,2,4,8,16,32,64,128)を覚えておいて計算してもよい。

l         例;210()128+64+16+211010010()

²        つまり二進数から十進数への変換のほぼ逆のやりかた。

 

     サブネットワークとサブネットマスク

     一つのクラスのネットワークを分割して使用することができる。

     サブネットマスクにより設定(16進数、2進数を知っている必要がある)

     たとえば、本来クラスCのネットワークであっても、それを複数に分割したネットワークとして利用することができる。原則として一つのネットワーク上の端末同士はやりとりが比較的高速にできる(ルータを介さないから)が、端末数が増えるとブロードキャストなどを含めてネットワークトラフィックが増えてトラフィックジャムを起こす原因となる。

     サブネットマスクは、IPアドレスと同じように4つのオクテッドで指定する。OS・機器などによって指定方法が若干異なり、十進数で指定する場合と十六進数で指定する場合のどちらかが多い。但し、実際には二進数として扱われる。

     サブネットとして運用するかどうかはネットワーク接続機器や端末の利用予想状況などにより、ネットワーク管理者がネットワーク設計時に決定する。

     IPアドレスは、実際には「ネットワーク部」と「ホスト部」の順に二つに分けられている。IPアドレスを二進数表記して、上位のある部分までがネットワーク部であり、下位がホスト部である。そしてどこで区切るのかを示すのがサブネットマスクである。

 

     サブネットワークの具体例

     一つのクラスCのネットワークは最大256−2=254台の端末を接続することができる。2台引くのは最初と最後が端末のIPアドレスとしては利用できないからで、前者(ホスト部を二進数表記した場合全て0)はネットワーク部として利用し、後者(ホスト部を二進数表記した場合全て1)はブロードキャストアドレスとしてりようすることになっているからである。

     例; 192.168.16.xx のネットワークを考える。このネットワークは通常クラスCで運用することになっている。よって、192.168.16.0255までのIPアドレスが存在し、最初と最後を除く192.168.16.1254の254個を端末に割り当てることができる。

     クラスCのサブネットマスクは、「FF.FF.FF.0」もしくは「255.255.255.0」である。
この意味であるが、サブネットマスクを二進数表記して考える必要がある。
二進数に直すと「11111111.11111111.11111111.00000000」となる。

     1」となっている桁の部分がネットワーク部を意味し、「0」となっている桁の部分がホスト部を意味する。なお上位がネットワーク部で下位がホスト部であるので、必ず「1」は上から連続し、ある所から「0」が最後まで並ぶ。

     クラスCの場合上位24ビットまでがネットワーク部で、下位8ビットがホスト部である。上位何ビットまでがネットワーク部であるかをそのまま表す方法が「/24」といった表記である。

     たとえば、192.168.16.130というIPアドレスにおいて、上位24ビット部分つまりネットワーク部を十進数で表すと「192.168.16」となり、下位8ビット部分つまりホスト部を十進数で表すと「130」ということになる。

      

     この一つのクラスCをたとえば4つに分割し、各々一つ一つのネットワーク(サブネットワーク)として利用することができる。
この時のサブネットマスクは、「FF.FF.FF.C0 もしくは 255.255.255.192 である。なお、「/26」と表現することもある。

     たとえば「192.168.16.130/26」において、上位26ビット部分がネットワーク部で下位6ビット部分がホスト部になる。ネットワーク部は「192.168.16.128」であり、ホスト部は「2」となる。

     ちなみに、クラスCは最後のオクテッドが全てホスト部であるのに対してこの例では、最後のオクテッドの上位2ビットをネットワーク部にしている。つまり、通常のクラスCに対して2ビット分つまり4個にサブネットを分けていることになる。

      

     別の例としては、クラスBのネットワークである172.23.0.0(FF.FF.0.0)/16では、256*256-2台の端末を設置できるが、これを256個に分割してクラスCと同様に運用することもできる。この場合、172.23.0.0(FF.FF.FF.0)/24として運用すればよく、172.23.0, 172.23.1,…などの256個のネットワークに分割される。

      

     ネットワークそのものをあらわすホスト部は、全てのビットが0の場合。

     ブロードキャストをあらわすホスト部は、全てのビットが1の場合。

 

◎確認項目(小テスト)

(1)    「IPアドレスとサブネットマスク」;
        192.168.123.194 (FF.FF.FF.F8)
でネットワーク部とホスト部は?
       
(何ビットのサブネットマスクかをまず考えること)
    また、このネットワークには最大何台の端末を接続できるか?

(2)    172.23.2.130(FF.FF.FF.0)でネットワーク部とホスト部は?

(3)    172.23.129.1 (FF.FF.F0.0)でネットワーク部とホスト部は?

 

★ルーティング

     ネットワークとルーティング

l         特定の一つのネットワークとは、同じネットワーク部を持つIPアドレス体系のことである。

l         現実的なネットワークは複数のネットワーク同士が接続されてできている。

l         ネットワーク全体から見ると個々のネットワークをセグメントとかサブネットワークと呼ぶ。

l         ネットワークとネットワークは「ルータ」と呼ばれる装置により相互接続する必要がある(リピータやブリッジでは駄目)。

l         ルータは、ネットワークとネットワークとの橋渡しをするものである。

l         自分のいるネットワークではない所にパケットを流す場合、デフォルトゲートウェイ(ルータ)に対してパケットを送信することにする。

l         一つのネットワークに複数のネットワークをつなぐことができる。ルータは両端にどのネットワーク体系のネットワークが接続しているかを知っている。隣のネットワークのパケットが流れてきたら、ルータはそれを隣のネットワークに橋渡しをする。

     経路制御

l         ルーティング=経路制御には、「静的経路制御」と「動的経路制御」の二種類がある。静的とはあらかじめ経路先を固定して設定しておく方法で、動的とは経路情報を一定のタイミングで収集し、それに従って経路が決定される方法である。

l         複雑なネットワーク環境では動的経路制御が利用されることが多い。
例えばインターネットを接続するルータは(BGP4による)動的経路制御されているのが通常である。

l         経路制御はルータのみに必要な制御ではなく、ネットワークに接続されている全ての機器(端末)において必要である。但し、自分が接続しているネットワークに、別のネットワークがつながっていない、単独のネットワークの場合は、経路制御は必要ない。つまり、通常自分自身のネットワークに対しては経路制御を行わなくてもよい。例えば、その端末のネットワークに一台のルータにより別の一つのネットワークが接続されていたとすると、経路制御を行わないと、自分が接続しているネットワーク上の端末としかやりとりができない。

l          

     デフォルトゲートウェイ(端末の設定)

l         多くのユーザ環境では、ユーザ端末が別のネットワークとアクセスする場合、一台のルータを経由すればよいように設計されることが多い。この場合、デフォルトゲートウェイとしてそのルータを設定しておくことになる。

l         デフォルトゲートウェイとは、自分自身のネットワーク以外にアクセスする場合に、経由すべきゲートウェイのことを指す。但し既に経路設定されているネットワークに関しては、このデフォルトゲートウェイを経由しない。

l         端末が(自分のネットワーク上の)ゲートウェイの存在を知る手段として、動的ネットワーク制御が使われる場合がある。この制御プロトコルとしては、RIPOSPFなどが使われる。

l         Windowsなどでは動的ネットワーク制御されることはあまりなく、静的に設定される。デフォルトゲートウェイ・ゲートウェイ・ルータなどで表現される。
尚、ルータ同士は情報をやりとりしているので、どれか一つのルータにパケットが届けばルータが適切なルータに転送してくれる。

 

ifconfig,  /etc/netmasks, netstat, traceroute

 

◎確認項目(小テスト)

(4)    動的経路制御と、静的経路制御の利点、欠点についてまとめよ。

(5)    動的経路制御にはどのような方式があるのか、それぞれについて簡単に機構および利点などを説明せよ。

(6)    ある端末XからルータRで接続されている隣のネットワークの端末Yまでパケットを届ける際に、どのように届くのか?端末Xにはデフォルトゲートウェイ一つのみが設定されているとする。

(7)    ネットワークNに接続している端末Xがある。このネットワークNには、二つのルータR1R2が接続されており、ルータR1の先はインターネットに接続され、ルータR2の先には別のネットワークMが接続されている。この端末Xで静的な経路設定をする場合、経路設定がされていることが好ましいか?

(8)    上記の問題で、ネットワークNおよびMの両方において、動的経路制御が使えるように、ルータR1とルータR2においてRIPの設定をするとした場合、各々にどのようにRIP情報を流すようにしたらよいのか?

(9)    ある端末をネットワークに接続する場合、ネットワークを利用する場合に、最低限設定しなければならない設定項目はどのようなものか?

(10)               デフォルトゲートウェイを設定しないでPCを接続したとする。この場合どのような通信は可能で、どのような通信は不可能化?

 

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