講習会に向けたメモ

ネットワーク講習会でなにやるか。MMA,ひいてはサークル棟のネットワーク管理者になれるレベルの知識をつけることを目標とする。

まだ妄想段階。順番結構テキトー。書いてみたけど実現できる気がしない。でも全部使ってるよなあ・・・。必要だよなあ・・・。

基礎知識

基本的な用語とか概念とかの解説。

コンピュータネットワークとは

相互に通信可能な複数のコンピュータと関連する機器からなる系。これの実現方法と応用について解説する予定です。

プロトコルとは

通信時の取り決め。使う周波数はこの辺ねーとか使う文字コードはこれねーとかこの信号送ったら処理能力の限界まできてるからしばらく待ってねーとか。

手旗信号とかモールス符号とか考えると分かりやすいかな。

OSI Reference Model（OSI参照モデル）

例えばテキストファイルを送るプロトコルを作るとして、そのために電気信号やらエラーが起きたときの処理やら使用する文字コードやらを単一のプロトコルで決めてるといろいろと不都合が起きます。通信に使用する物理媒体が変わった（今まで有線でやってたけど今度から無線でやることに）とか、そもそも１からプロトコル全部作るの面倒くさくてやっとれんとか。

そんなわけで通信に必要な機能をいくつかのプロトコルに分けて決定することを考えるわけです。

ISO（International Organization for Standardization、国際標準化機構）とITU-Tが作った標準がOSI（Open Systems Interconnection）です。この標準が普及することはなかったのですが、モデルとしてよくできているのでコンピュータネットワークの解説でよく使われます。

OSI Reference Model（長いので以下OSI）では通信を７つのLayer（層）に分けて考えます。

• Application Layer
• Session Layer
• Presentation Layer
• Transport Layer
• Network Layer
• Data Link Layer
• Physical Layer（物理層）

下から順に第1層,第2層・・・ということもあります。

各層役割が分けられています。実際にはOSIは普及せず、TCP/IPというプロトコル群が普及しました。そんなわけで各層の機能については細かく覚えなくても構いません。ただネットワーク機器の名前に使われていたり日常会話でたまに使ったりするので大体何をするのかは知っておかないと困ります。各層の概説を見るより対応するTCP/IPのプロトコルを見た方が分かりやすいでしょう。概説が見たければwikipediaのOSI参照モデルのページにのってます。

TCP/IP

現在のインターネット（the Internet）で使用されているプロトコル群です。IETF（Internet Engineering Task Force）がRFC（Request for Comments）という形で標準化しています。MMAでももちろん使ってます。だいたい次の4層に分けて説明されているみたいです。

• Application Layer
• Transport Layer
• Internet Layer
• Network Interface Layer

実際のところこういった階層に厳密に従うよう意識して設計されたわけではないので説明する人によってあるプロトコルがどの層に位置するかが変わることがあります。あくまで説明上の便宜的なものと思ってください。

Application Layer

アプリケーション間でのデータのやりとりを行う時使用します。代表的なプロトコルとしてはSSH, HTTP, SMTP, FTP, IRCなどがあげられます。

OSIでのApplication Layer, Presentation Layer, Session Layerに対応する処理すべてを行います。

Transport Layer

Internet Layerのプロトコルを使って通信を行い、指定されたアプリケーション（プロセス）にデータを渡します。普通コンピュータ上では複数のアプリケーションが走っているので、そのうち適切なものにデータを渡さなければいけません。データが確実に順番どおり届くように処理するプロトコルもあります。代表的なプロトコルはTCPとUDPです。

OSIでのTransport Layerに対応します。

Internet Layer

データを送信する際に相手までの経路を決めたり、中継をしたりといったことを行います。代表的なプロトコルはIP, ICMP, ARPです。

OSIでのNetwork Layerに対応します。

Network Interface Layer

同一ネットワーク内でのデータ転送を行います。デバイスドライバとハードウェアで実装されます。

OSIでのPhysical LayerとData Link Layerに対応します。

TCP/IPを使ったOSIの解説

大体こんな感じ

• Application Layer -- 各アプリケーションの通信フォーマットのうち、以下の機能が除かれたもの
• Presentation Layer -- 文字コード、改行コードの決定
• Session Layer -- TCP, TLS（SSL）, SSH
• Transport Layer -- TCP, UDP
• Network Layer -- IP
• Data Link Layer -- デバイスドライバ
• Physical Layer -- ハードウェア

Session LayerとTransport Layerがややこしいことになっていますが、あげたプロトコルはすべてSession Layerが提供すべき機能を積んでいます。SSLとSSHはTCPを使い、上3層の機能を提供しています。

ついでに言うとTCPを使うプロトコルの大半はApplication LayerとPresentation Layerの両方の機能を提供しています。

まあOSIとTCP/IPをきれいに対応付けることなんて不可能です。

Ethernet

詳しくはやらない（やれない）。物理層（10BASE-T等の規格）について少しとMACアドレスとEthernet Frameの話さえしてればいい気がする。

Ethernet Frame

MACアドレス

IP

IPの機能についてが主。ICMPもここでやるか。 ルーティングに関しては深く立ち入らず別個に解説を加えたほうがいいだろう。

IPアドレス

ARP

Routing

ルーティングとは何かを軽く話すだけにとどめる。詳しくは別に解説する。

ICMP

IPv6

TCP

TCP/IPでいうところのトランスポート層について。要はTCPとUDPについて。

Port

TCP

Handshake

TCP Segment

UDP

UDP Packet

Routing

サークル棟ネットワークとなると多分いるよなあ・・・

EGP（BGP）・IGP

• BGP4
• OSPF・RIP

あたりについてさらっと

gated

DNS

BIND

DHCP

Proxy

Security

暗号方式

共通鍵

公開鍵

PKI

TLS（SSL）

Firewall

SSH

VLAN

VPN

World Wide Web

HTTP

Apache

Proxy・Reverse Proxy

EMail

プロトコル

SMTP

POP・IMAP

サーバーソフトウェア（Postfix or Sendmail）

どうもPostfixとSendmail両方つかってるっぽい？ できれば片方だけにしたい。

NFS

PXE

無線LAN（IEEE802.11）

File System

OS仮想化

jailとかLXCについて。さすがにXenはいらんだろ。 正直解説できる気がしない。