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インターネットの基礎知識 はじめに - Japan Network Information Center

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インターネットの基礎知識 はじめに - Japan Network Information Center
インターネットの基礎知識
(株)日本レジストリサービス
Japan Registry Service (JPRS)
松浦 孝康 (Takayasu Matsuura)
[email protected]
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 1
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 2
はじめに
Internet Week 2001 [2001/12/3]
1
対象としている人
z インターネットの仕組みに興味がある
初心者
z 本を見ながらネットワークの設定をした
本を見ながらネットワークの設定をした
けど仕組みがわからない・知りたい人
z ネットワーク管理者になった人・なって
しまった人
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 3
構成
z インターネットの仕組み
z TCP/IPについて
について
– 役割や機能について
– 実例とおさらい
z
おわりに
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 4
2
インターネットの仕組み
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No. 5
インターネットのイメージ
z
よく雲の絵に例えられる
インターネット
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No. 6
3
インターネットとは
z
複数のネットワーク(雲)を相互に接続
z
当初は軍事使用を目的として開発された
– アメリカの研究所・大学などの相互接続
– 後に企業・一般団体などへ拡大、今日に至る
z
様々なデータのやりとりができる
– コンピュータが扱えるものならなんでも
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No. 7
インターネットの構造
z
もやもやした雲のイメージを取り払おう!
インターネット
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No. 8
4
雲の中にある仕組み
z インターネットはコンピュータネットワークの
集合体
– 様々な機器が接続されている
z
通信をするための約束事が必要
– メーカやOS・
が違っても通信ができる仕組み
メーカや ・CPUが
プロトコル
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No. 9
プロトコルとは
z 日常生活のルールに相当
– 一人が日本語、一人が英語で会話をしても
うまくいかない
• ルールを守る必要がある
z コンピュータにおけるプロトコル
– 通信を行う際の約束事
• データの表現方法・電気信号の流し方
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No. 10
5
インターネットとTCP/IP
z
インターネットにもプロトコルが必要
– TCP/IP
z
TCP/IPとは
とは
– インターネットプロトコルの中核
• TCP: Transmission Control Protocol
• IP: Internet Protocol
z
階層的な構造を持つ
– 通信に必要な機能を分割・階層化
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No. 11
TCP/IPの階層構造
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
通信に必要な機能を分割
– それぞれを「層」と呼ぶ
トランスポート層 (TCP,UDP)
z 階層構造という仕組みを理
インターネット層 (IP)
解するために身近なモデル
ネットワーク層
について考えてみる
ハードウェア層
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No. 12
6
新聞モデルにおけるやりとり
新聞社に電話して購読を申し込む
z 普通紙とスポーツ紙を頼む
z ポストに新聞が届くようになる
z
実際には届けるための様々な
仕組みと役割分担がある
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No. 13
新聞モデルの例
新聞社
購読者
記事の作成
サービス
記事を読む
普通紙・スポーツ紙
種類
普通紙・スポーツ紙
配達員
作業者
配達員
バイク・自転車
運ぶ手段
バイク・自転車
道路
運ぶ道
道路
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No. 14
7
新聞モデルにおける役割分担
z
機能や作業ごとに役割分担
– 役割分担した一つを「層」と呼ぶことにする
z
各層は自分の役割を専念し、全体として新聞
というサービスを実現している
z
インターネットの仕組みを考える上で重要
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No. 15
TCP/IPの各層の役割・機能
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
一つの層は機能が単純化さ
れている
トランスポート層 (TCP,UDP)
z 層には(上)と(下)という概
インターネット層 (IP)
念がある
ネットワーク層
ハードウェア層
Internet Week 2001 [2001/12/3]
– 下の層はより物理的なもの
– 上の層はより論理的なもの
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No. 16
8
ハードウェア層
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
ハードウェア層
– 電気信号が流れるケーブル
– 電話回線などのケーブル
– コネクタの形状・ピンの配列
なども定義
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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No. 17
ネットワーク層
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
トランスポート層 (TCP,UDP)
z
ネットワーク層
– 通信手順・規格を定義
– 通信するデータを電気信号
に変換する層
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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No. 18
9
インターネット層
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
インターネット層
– 通信相手の特定
– データを転送する方法を決定
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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No. 19
トランスポート層
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
トランスポート層
– 受け取ったデータをどのプ
ログラムに渡すかを決める
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 20
10
アプリケーション層
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
アプリケーション層
– ユーザが直接触れる層
トランスポート層 (TCP,UDP) z ユーザに提供するサービス
– ホームページ
インターネット層 (IP)
– メール
ネットワーク層
– チャット
ハードウェア層
– etc
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 21
階層構造における役割分担
アプリケーション層
メールを書く
トランスポート層
データの種類に「メール」と書く
インターネット層
宛先・配送方法を決定
ネットワーク層
電気信号に変換
ハードウェア層
ケーブルなどに電気信号が流れる
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 22
11
階層構造のメリット
z
ある層が変わっても他の層の通信には影響
が出ない
– (例)下位層が変わる場合
インターネット層
インターネット層
ADSL
ISDN
上位層の通信には影響はない
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No. 23
TCP/IPについて
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No. 24
12
各層の機能・役割の解説手順
z
下位層の機能・役割から順に説明
z
例題:「素朴な疑問シリーズ」
z
層の役割・機能について
z
設定例・実例を紹介
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No. 25
各層の機能・役割
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 26
13
素朴な疑問その1
z 「ADSL対応のブロードバンドルータを新
対応のブロードバンドルータを新
しく買ってきた。PCとルータの接続には
しく買ってきた。 とルータの接続には
10BASE-T用のケーブルが必要らしい。
用のケーブルが必要らしい。
10BASE-Tって何だろう?」
って何だろう?」
z これらはネットワーク層・ハードウェア層に
関係する
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No. 27
ネットワーク層・ハードウェア層
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
– 送信したいデータを電気信号
に変換する
– マシンを物理的に接続する装
置やケーブル
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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役割
z
キーワード
– ネットワーク機器
– ケーブル
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No. 28
14
ネットワーク機器とは
z
通信をするための物理的なハードウェア
– 電気信号が流れる部分
z ネットワーク機器の例
– ネットワークインターフェースカード
– ハブ
– ルータ
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No. 29
ネットワークインターフェースカード
z
NIC(
(Network Interface
Card)
)
– PCなどをネットワークに接
などをネットワークに接
続するカード
– 通信したいデータを電気信
号に変換する
– 利用する通信規格に合った
カードが必要
ネットワークインターフェースカードの実物
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 30
15
ハブ
複数の機器を接続する集線装置
z 電気信号を受信・送信する装置
ルータはハブを内臓しているものが多い
z ADSLルータはハブを内臓しているものが多い
z
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No. 31
ルータ(1)
z
異なるIPネットワークを接続するための機器
異なる ネットワークを接続するための機器
– IPネットワークについては後述
ネットワークについては後述
– データをどこに配送するかを決定する
ルータ
IPネットワーク
ネットワークB
IPネットワークB
IPネットワーク
ネットワークA
IPネットワークA
IPネットワーク
ネットワークC
IPネットワークC
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No. 32
16
ルータ(2)
ISPなどで使用されている
などで使用されている
ルータの実物
YAMAHA RTA54i
Cisco7505
ADSLルータの実物
ルータの実物
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No. 33
ケーブル(1)
z
通信機器を接続する物理的な線
– 電気信号が流れる部分
z
LANの場合、次のようなものが代表的
の場合、次のようなものが代表的
– イーサネット(通信速度が10~
)
イーサネット(通信速度が ~100Mbps)
• 10BASE-T, 100BASE-Tならカテゴリー
ならカテゴリー5の
ケーブ
ならカテゴリー のUTPケーブ
ルを使用
– ギガビットイーサネット(通信速度が1000Mbps)
)
ギガビットイーサネット(通信速度が
• 1000BASE-Tならカテゴリー
ならカテゴリー5eの
ケーブルを使用
ならカテゴリー のUTPケーブルを使用
• 1000BASE-SXなら光ファイバケーブルを使用
なら光ファイバケーブルを使用
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 34
17
ケーブル(2)
カテゴリー5
ケーブル
カテゴリー UTPケーブル
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光ファイバケーブル
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No. 35
素朴な疑問その1の答え
z 「ADSL対応のブロードバンドルータを新
対応のブロードバンドルータを新
しく買ってきた。PCとルータの接続には
しく買ってきた。 とルータの接続には
10BASE-T用のケーブルが必要らしい。
用のケーブルが必要らしい。
10BASE-Tって何だろう?」
って何だろう?」
z 10BASE-Tだからカテゴリー
だからカテゴリー5の
ケー
だからカテゴリー のUTPケー
ブルを用意すればよい
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No. 36
18
実例
z
PCと
とADSLルータの接続
ルータの接続
– カテゴリー5の
ケーブルで接続する
カテゴリー のUTPケーブルで接続する
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No. 37
素朴な疑問その2
z 「買ってきたADSLルータに
ルータにPCを接続する
買ってきた
ルータに を接続する
だけでインターネットを利用できるようになっ
た。IPアドレスとかいうのはどうなっている
た。 アドレスとかいうのはどうなっている
んだろう?」
z これらはインターネット層のIPプロトコルに
これらはインターネット層の プロトコルに
関係する
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No. 38
19
インターネット層(1)IPプロトコル
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
– 通信相手の特定
– パケットの生成
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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役割
z
キーワード
– IPアドレス
アドレス
– ネットマスク
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No. 39
IPプロトコルの機能・役割
z
z
通信したいデータをパケットと呼ばれる小包に分割
パケットはルータによって運ばれる
– 回線の混雑などでパケットが捨てられることもある
– IPはベストエフォート型のプロトコル
はベストエフォート型のプロトコル
z
通信相手を特定する番号、IPアドレスを定義(次で説
通信相手を特定する番号、 アドレスを定義(次で説
明)
パケット
ルータ
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No. 40
20
IPアドレスとは(1)
z
通信相手(ホスト)を識別するための番号
z
IPプロトコルを使って通信をするためには
プロトコルを使って通信をするためには
機器に少なくとも一つのIPアドレスが必要
機器に少なくとも一つの アドレスが必要
z
インターネット上に同じIPアドレスが存在し
インターネット上に同じ アドレスが存在し
てはならない
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No. 41
IPアドレスとは(2)
z
ホストにIPアドレスを割り当てた例
ホストに アドレスを割り当てた例
IPアドレス
アドレスC
アドレス
IPアドレス
アドレスA
アドレス
IPアドレス
アドレスD
アドレス
IPアドレス
アドレスB
アドレス
アドレスA
IPアドレス
アドレス (同じアドレスはだめ)
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No. 42
21
IPアドレスと2進数
z
z
IPアドレスは2進数で表現
アドレスは2進数で表現
2進数とは
– 0と1だけで数を表現
– 2進数一桁をビットと呼ぶ
2進数
10進数
z
0
1
2
3
4
・・
・・
0
1
10
11
100
2進数で表現できる10進数の大きさ
– 4桁の
桁の10進数だと0~9999=10000通り
桁の 進数だと0~9999=10000通り
– 4桁の
桁の2進数だと0~1111=16通り
桁の 進数だと0~1111=16通り
– 8桁の2進数だと0~11111111=256通り
8桁の 進数だと0~11111111=256通り
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No. 43
IPアドレスの表記
z
IPアドレスは32ビット(32桁)の
アドレスは32ビット(32桁)の2進数
アドレスは32ビット(32桁)の 進数
11000000101010000000000000001010
z
覚えにくいので8ビット毎に区切り、それぞ
覚えにくいので ビット毎に区切り、それぞ
れを10進数で表記する
れを 進数で表記する
11000000 . 10101000 . 00000000 . 00001010
192 . 168 . 0 . 10
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 44
22
通信相手の識別
z
インターネットはネットワークの集合体
z
通信相手がどのネットワークにいるのか、そ
のネットワーク内のどのホストなのかを識別
できると便利
z
IPアドレスでは通信相手のネットワークの識
アドレスでは通信相手のネットワークの識
別とホストの識別ができるようになっている
– このネットワークをIPネットワークという
このネットワークを ネットワークという
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 45
IPアドレスの構造
z
IPアドレスはネットワーク部・ホスト部に
アドレスはネットワーク部・ホスト部に
分かれている
32ビット
ネットワーク部
z
ホスト部
マンション名・部屋番号に相当する
– (例):JPRSマンション
マンション 202号室
例):
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 46
23
ネットワーク部の長さ
z
ネットワーク部の長さによってホスト部の数
が決まる
ネットワーク部
ホスト部
24ビット
8ビット
上の例ではホスト部が8ビットなので
ホスト部は256通りになる
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 47
どこまでがネットワーク部?
z
IPアドレスを見ただけではどこまでがネット
アドレスを見ただけではどこまでがネット
ワーク部なのかわからない
z
ネットマスクと呼ばれる目印で境目を判断
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 48
24
ネットマスク
IPアドレスの表記に合わせた32ビット形式
アドレスの表記に合わせた32ビット形式
z ネットワーク部を全て1、ホスト部を全て0にし
て区別する
z
– あくまでも目印なのでアドレスではないことに注意
24ビット
8ビット
11111111.11111111.11111111
00000000
10進数に直すと、255.255.255.0
10進数に直すと、255.255.255.0 になる
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 49
特別な意味を持つIPアドレス(1)
z
ホスト部が全て0
– (例)
(例)192.168.0.0
– マンション名に相当する
– 機器に割り当てられないIPアドレス
機器に割り当てられない アドレス
192.168.100.0
192.168.100.
0
192.168.0.0
192.168.0.
0
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 50
25
特別な意味を持つIPアドレス(2)
z
ホスト部が全て1
– (例)
(例)192.168.0.255
– ブロードキャストアドレスと呼ばれる
– 同じネットワーク内の全てのマシンと通信する
ためのアドレス
– 機器に割り当てられないIPアドレス
機器に割り当てられない アドレス
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 51
IPアドレスを管理する組織
z
世界全体の共通資源・公平性が必要
z
IPアドレスが重複しないような管理が必要
アドレスが重複しないような管理が必要
z
国内ではJPNICが管理
が管理
国内では
– JPNICから
からISPへ、
へ、ISPからユーザへ割り当て
からユーザへ割り当て
から
へ、
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 52
26
IPアドレスは有限な資源
z
IPアドレスの総数
アドレスの総数
– 32ビット=約
ビット=約43億個
ビット=約 億個
– 地球の総人口約60億よりも少ないので
一人1個というわけにはいかない
z
資源を有効利用する必要がある
– IPアドレスの自動割当(
アドレスの自動割当(DHCP)
)
アドレスの自動割当(
– グローバルアドレス・プライベートアドレスの使
い分け
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 53
IPアドレスの自動割当
z
DHCP(
(Dynamic Host Configuration
Protocol)
)
– 動的な
動的なIPアドレス割り当ての仕組み
アドレス割り当ての仕組み
– ADSLルータはこの機能を持っている
ルータはこの機能を持っている
z
インターネット利用時にIPアドレスを割り当て
インターネット利用時に アドレスを割り当て
ることでIPアドレスの有効利用が可能になる
ることで アドレスの有効利用が可能になる
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 54
27
グローバルアドレス
z
グローバルアドレス
– 世界中からアクセス可能なIPアドレス
世界中からアクセス可能な アドレス
• Webサーバやメールサーバなどに
サーバやメールサーバなどに
– インターネット上で重複してはならない
Webサーバ
Webサーバ
Internet Week 2001 [2001/12/3]
インターネット
(グローバルアドレス)
メールサーバ
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 55
プライベートアドレス
z
アドレスの枯渇を防止する仕組み
– 閉じたネットワーク内で自由に使える
– ADSLルータなどもこれを利用している
ルータなどもこれを利用している
– 但しインターネットへ直接アクセスできない
z
プライベートアドレスの範囲
– 10.0.0.0~
~10.255.255.255
– 172.16.0.0~
~172.31.255.255
– 192.168.0.0~
~192.168.255.255
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 56
28
プライベートアドレスの使われ方
z
ルータの内側にはプライベートアドレス
ルータの内側にはプライベートアドレスを割り当てる
プライベートアドレスを割り当てる
– これによりグローバルアドレスの節約が可能
インターネット
(グローバルアドレス)
z
ルータのNAT機能を使うことでインターネットにアク
機能を使うことでインターネットにアク
ルータの
セス可能
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 57
NATの特徴
z
プライベートアドレスをグローバルアドレスに変換す
る機能
– ルータのグローバルアドレス A.B.C.D に変換
– A.B.C.D がアクセスしてきたように見える
– ただし全てのアプリケーションが動作するとは限らない
インターネット
(グローバルアドレス)
192.168.0.10
A.B.C.D
NATで
NATで変換
Internet Week 2001 [2001/12/3]
Japan Registry Service Co., Ltd
No. 58
29
素朴な疑問その2の答え
z 「買ってきたADSLルータに
ルータにPCを接続する
買ってきた
ルータに を接続する
だけでインターネットを利用できるようになっ
た。IPアドレスとかいうのはどうなっている
た。 アドレスとかいうのはどうなっている
んだろう?」
z DHCP機能を利用して
機能を利用してIPアドレスを自動的
機能を利用して アドレスを自動的
に設定している
z DHCPを使わず自分で設定することも可能
を使わず自分で設定することも可能
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 59
Windowsでの設定方法
Internet Week 2001 [2001/12/3]
z
ネットワークコンピュー
タのプロパティを開く
z
NIC(
(ここではTCP/IP
ここでは
と表示)のプロパティ
を開く
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No. 60
30
実例:IPアドレスの設定方法
z
設定項目
– IPアドレス
アドレス
• 192.168.0.10
– ネットマスク
• 255.255.255.0
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 61
素朴な疑問その3
z
「ルータはパケットをどのようにして運んでい
るのだろうか?またIPアドレスの設定はでき
るのだろうか?また アドレスの設定はでき
たけど、設定項目の中にあったデフォルトゲー
トウェイとは何だろう?」
トウェイとは何だろう?」
z
これらはパケットを運ぶ経路制御に関係する
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 62
31
インターネット層(2)経路制御
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
– データを相手に届ける
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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役割
z
キーワード
– ルータ
– ルーティングプロトコル
– デフォルトゲートウェイ
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No. 63
どうやって運ぼう?
目的地
送信側
データ
?
ルータがパケットを目的地に運ぶ
z 運ぶためには道順が必要
z
– 経路情報と呼ばれる
z
ルータに適切な経路情報が必要
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No. 64
32
経路情報とは
192.168.10.0
R1
A
B
R2
192.168.0.0
データ
宛先C
宛先C
R1の
R1の経路情報
A direct
B direct
C
R2
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C
192.168.20.0
R2の経路情報
R2の経路情報
B direct
C direct
A
R1
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C
No. 65
経路情報の作り方
z
経路情報は手動で設定できる
– ネットワークの規模が大きくなると手動設定は
大変
– ネットワークは常に変化する
z
自動的に経路情報を作る仕組み
– ルーティングプロトコル
z
ルーティングプロトコルについて理解しよう
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 66
33
ルーティングプロトコルの原理
z
ルータは自分に直接繋がっているネット
ワークを経路情報として持つ
z
ルータは同じネットワーク内にいるルータ
と通信可能
z
ルータ同士で経路情報を交換し、経路を
追加する
– 以後、一定時間毎に交換を繰り返す
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No. 67
経路情報の作成(1)
192.168.10.0
R1
A
B
C
R2
192.168.0.0
192.168.20.0
ルーティングプロトコルによって経路情報が
どのようにしてできるのか考えてみる
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No. 68
34
経路情報の作成(2)
192.168.10.0
R1
A
B
C
R2
192.168.0.0
R1の
R1の経路情報
A direct
B direct
R2の経路情報
R2の経路情報
B direct
C direct
直接繋がっている
ネットワークを経路
情報として持つ
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192.168.20.0
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No. 69
経路情報の作成(3)
192.168.10.0
R1
A
B
C
R2
192.168.0.0
R1の
R1の経路情報
経路情報を交換する
192.168.20.0
R2の経路情報
R2の経路情報
A
direct
B
direct
B
direct
C
direct
C
R2
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A
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R1
No. 70
35
経路の選択・送信
IPネットワーク
ネットワークAに
IPネットワークA
行きたいんやけど
IPネットワーク
ネットワークAは
IPネットワークA
こっちやで
データ
pc10
こっちやで
IPネットワークA
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No. 71
その他の経路情報
z
デフォルトゲートウェイ
– デフォルトルートとも呼ばれる
– 末端のPCなどは一番近くにあるルータが外
末端の などは一番近くにあるルータが外
への出口
– デフォルトルートとしてそのルータを設定すれ
ば、あとの経路選択はインターネット上のルータ
にまかせることができる
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No. 72
36
デフォルトゲートウェイ
各PCからはルータが
インターネットへの出口
インターネット
ルータ
PC
192.168.0.10
192.168.0.254
PCはデフォルトゲートウェイをルータ
PCはデフォルトゲートウェイをルータ
(192.168.0.254)に向ければ良い
192.168.0.254)に向ければ良い
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No. 73
素朴な疑問その3の答え
z
「ルータはパケットをどのようにして運んでいる
のだろうか?またIPアドレスの設定はできたけ
のだろうか?また アドレスの設定はできたけ
ど、設定項目の中にあったデフォルトゲートウェ
イとは何だろう?」
イとは何だろう?」
z
各ルータには適切な経路表が設定されており、
それを元にパケットを転送する
– ADSLルータや
ルータやPCの場合はデフォルトゲートウェイ
ルータや の場合はデフォルトゲートウェイ
を設定するだけでよい
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No. 74
37
設定例
z 設定項目
– デフォルトゲート
ウェイ
• 192.168.0.254
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No. 75
素朴な疑問その4
z
「社内専用のホームページアドレスに8080とい
とい
「社内専用のホームページアドレスに
う番号がついている。TCPのポート番号という
う番号がついている。
のポート番号という
らしいけどいったいどんなものなんだろう?」
z
これらはトランスポート層、TCP・
・UDPに
に関係
これらはトランスポート層、
する
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No. 76
38
トランスポート層(TCP,UDP)
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
– インターネット層から送られ
てきたデータをアプリケー
ションに渡すための橋渡し
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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役割
z
キーワード
– TCP
– UDP
– ポート番号
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No. 77
TCPとUDPの役割
TCP(
(Transmission Control Protocol)
)
(User Datagram Protocol)
)
z UDP(
z
z
データの種類を表すポート番号をつける
z
アプリケーション(Webやメール)毎にポート
bやメール)毎にポート
アプリケーション(
番号が決められている
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No. 78
39
ポート番号
z
インターネット上のサービスにはポート番号
が割り当てられており、データの種類をこ
のポート番号で定義している
– HTTP :TCPポート80番
ポート80番
– SMTP:
ポート25番
:TCPポート25番
– DNS :
:UDPポート53番
ポート53番
:
z
0~
~1023番の番号を
番の番号をWell
Known Portと
と
番の番号を
呼ぶ
– 1024番以降はユーザが自由に使える
番以降はユーザが自由に使える
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No. 79
TCPの特徴
z
通信する機器同士で接続処理を行うコネ
クション型
– 通信をする機器同士がお互いを意識しなが
ら通信をするイメージ
z
IPプロトコルで保証できなかった通信の
プロトコルで保証できなかった通信の
信頼性を、TCPが向上させる
が向上させる
信頼性を、
z
相手に確実に届けたいデータに使われる
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No. 80
40
UDPの特徴
z
UDPはコネクションレス型のプロトコル
はコネクションレス型のプロトコル
– 通信相手の状態を意識せず、送信側が送りた
い時に送る
– リアルタイムに通信を行うことが可能
z
データにポート番号を書いてIPパケットに入
データにポート番号を書いて パケットに入
れて送信するだけ
– 通信の信頼性は保証しない
– 途中でデータが失われる可能性がある
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No. 81
TCPとUDPの使い分け
z
TCPを使うか、
を使うか、UDPを使うか
を使うか
を使うか、
– プログラム(アプリケーション)を作るユーザが
決定する
z
実現したいサービスに応じて使い分け
– メールは確実に届いて欲しいので
メールは確実に届いて欲しいのでTCP
– 音声は途中途切れても良い、ただしリアルタイ
ムに動作してほしいのでUDP
ムに動作してほしいので
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No. 82
41
素朴な疑問その4の答え
z
「社内専用のホームページアドレスに8080という番号
社内専用のホームページアドレスに
という番号
がついている。TCPのポート番号というらしいけどいっ
のポート番号というらしいけどいっ
がついている。
たいどんなものなんだろう? 」
z
サービスごとにポート番号が割り当てられている
– 意図的にポート番号を変えることも可能
z
ホームページアドレスでのポート番号指定方法
– http://www.example.co.jp:8080/
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No. 83
実例
http://www.example.co.jp
http://www.example.co.jp//
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http://www.example.co.jp
:8080/
http://www.example.co.jp:8080/
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No. 84
42
素朴な疑問その5
の設定項目の中にDNSとい
とい
z 「Windowsの設定項目の中に
の設定項目の中に
うのを見かけた。メールアドレスやホー
ムページアドレスと何か関係があるのだ
ろうか?」
ろうか?」
という仕組みに関係する
z これらはDNSという仕組みに関係する
これらは
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No. 85
アプリケーション層(1)DNS
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
z
– 人間がインターネットをより
使いやすいものにするため
の仕組み
トランスポート層 (TCP,UDP)
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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役割
z
キーワード
– ドメイン名
– DNS
– ネームサーバ
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No. 86
43
なぜドメイン名・DNSが必要?
インターネット上のコンピュータは アド
z インターネット上のコンピュータはIPアド
レスでしか通信できない
– 人間がIPアドレスを覚えるのは大変
人間が アドレスを覚えるのは大変
z IPアドレスではなくわかりやすい名前で
アドレスではなくわかりやすい名前で
指定したい!
ドメイン名・DNS
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No. 87
ドメイン名とは
z
インターネットにおけるドメイン名の例
– http://www.example.co.jp/
–
z
[email protected]
ドメイン名の特徴
– IPアドレスに比べて、わかりやすい文字列が
アドレスに比べて、わかりやすい文字列が
使えるので覚えやすい
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No. 88
44
ドメイン名の構造(1)
z 使える文字の特徴
www.example.co.jp
www.example.jp
– 英数字・ハイフンで表記
– 大文字・小文字の区別はない
– ピリオド「.」で区切られている
ピリオド「 」で区切られている
– 先頭のwwwはホスト名を表す
はホスト名を表す
先頭の
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No. 89
ドメイン名の構造(2)
z
右は大きなくくり左は小さなくくり
(例)example.co.jp
例)
jp:第1レベルドメイン
第1レベルドメイン
co:第2レベルドメイン
第2レベルドメイン
jp
co
example:第3レベル
第3レベル
ドメイン
z
example
JPドメイン名の種類
ドメイン名の種類
– 既存JPドメイン名・汎用
既存 ドメイン名・汎用JPドメイン名
ドメイン名・汎用 ドメイン名
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No. 90
45
既存JPドメイン名の特徴
z 従来のJPドメイン名
従来の ドメイン名
www.example.co.jp
– 第2レベルドメインに組織の属性を表記
レベルドメインに組織の属性を表記
• ac, ad, co, ed, go, gr, ne, or
– 第3レベルドメインが組織・企業名になる
レベルドメインが組織・企業名になる
• ユーザが決められる文字はこの部分から
– 1組織
組織1ドメインしか取得できない
組織 ドメインしか取得できない
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No. 91
汎用JPドメイン名の特徴
z 新しいJPドメイン名
新しい ドメイン名
www.example.jp
ジェーピーアールエス.jp
ジェーピーアールエス
– 第2レベルドメインで自由に取得可能
レベルドメインで自由に取得可能
– いくつでも取得可能
• 個人でも簡単に取得できる
– 日本語ドメイン名の登録も可能
• 現時点では一部利用制限あり
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No. 92
46
DNSとは(1)
z
DNS (Domain Name System)
)
z
ドメイン名とIPアドレスを結びつける仕組み
ドメイン名と アドレスを結びつける仕組み
www.example.jp
z
192.168.0.100
ドメイン名からIPアドレスを調べることを名前
ドメイン名から アドレスを調べることを名前
解決と呼ぶ
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No. 93
DNSとは(2)
z
DNSはクライアント・サーバモデル
はクライアント・サーバモデル
www.example.jpの
のIPアドレスは?
アドレスは?
DNS
クライアント
192.168.0.100です
です
DNS
サーバ
サーバ:DNSサーバ、ネームサーバ
サーバ、ネームサーバ
サーバ:
z クライアント:リゾルバ(プログラムの一種)
z
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No. 94
47
DNSとは(3)
z
自分のドメインを管理するネームサーバが
必ずある
– 自分の組織にあるIPアドレスとドメイン名を関連
自分の組織にある アドレスとドメイン名を関連
付けるデータベースを持つ
z
各組織にネームサーバがある
– 各組織にデータベースが分散配置されている
z
階層構造になっている(木構造)
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No. 95
DNSの木構造(1)
.
… COM
… AC
ルート
JP
CO
KR
jprs
example
…
JPドメイン名
汎用JP
ドメイン名
汎用
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No. 96
48
DNSの木構造(2)
z JP,
COなどの集合をゾーンと呼ぶ
などの集合をゾーンと呼ぶ
– ネームサーバがそのゾーンを管理
z 最上位にルート(
. )ゾーンが存在
– ルートゾーンはルートサーバが管理
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No. 97
www.jprs.jpのIPアドレス取得
ネームサーバ
jpのネームサーバはどこ?
jpのネームサーバはどこ?
example.co.jp
example.co.jp
DNSサーバ
DNSサーバ
あっちです
jprsのネームサーバはどこ?
jprsのネームサーバはどこ?
.
JP
そっちです
リゾルバ
www.jprs
www.jprs..jpの
jpのIPアドレスは?
IPアドレスは?
JPRS.JP
アドレスは61.120.151.80
IPアドレスは
61.120.151.80です
です
IPアドレスは
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No. 98
49
ルートサーバ
z
自分で名前解決できない時は必ずルート
サーバに聞く
– ルートサーバはDNSにおいてとても重要
においてとても重要
ルートサーバは
z
世界に13個設置されている
世界に 個設置されている
– a.root-servers.net ~
m.root-servers.net
– 日本には m.root-servers.net がある
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No. 99
素朴な疑問その5の答え
z
「Windowsの設定項目の中に
の設定項目の中にDNSというの
というの
の設定項目の中に
を見かけた。メールアドレスやホームページ
アドレスと何か関係があるのだろうか?」
アドレスと何か関係があるのだろうか?」
z
DNSは
はドメイン名とIPアドレスを結びつける仕
ドメイン名と アドレスを結びつける仕
組み
– 実例としてDNSサーバを
サーバを192.168.0.1に指定し、
に指定し、
実例として
サーバを
PCの
のホスト名をpc10.jprs.jpと設定する方法を
ホスト名を
と設定する方法を
紹介
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No. 100
50
設定例
z 設定項目
– ドメイン名
• jprs.jp
– ホスト名
• pc10
– ネームサーバ
• 192.168.0.1
Internet Week 2001 [2001/12/3]
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No. 101
アプリケーション層(2)その他
アプリケーション層
(HTTP, SMTP)
(DNS)
DNS)
トランスポート層 (TCP,UDP)
z
役割
– ユーザが直接触れる層
– ユーザにサービスを提供す
る層
インターネット層 (IP)
ネットワーク層
ハードウェア層
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No. 102
51
サービスの提供
z
インターネット上のサービスを提供
– ホームページの閲覧 (HTTP)
)
ホームページの閲覧 (
• Hyper Text Transfer Protocol
– メールの送信・受信 (SMTP・
・POP3)
)
メールの送信・受信 (
• Simple Mail Transfer Protocol
• Post Office Protocol version3
– ファイルの転送 (FTP)
)
ファイルの転送 (
• File Transfer Protocol
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No. 103
ここまでのおさらい
z
ブラウザを使ってホームページが表示さ
れるまでを例に、各層の機能をおさらい
– (例)http://jprs.jp
の表示
(例)
– JPRSの
のWebサイトでは
サイトでは www.jprs.jp や
www.jprs.co.jp でも表示できます
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No. 104
52
ホームページのアドレス入力
z
ホームページのア
ドレスをブラウザ
に入力する
http://jprs.jp
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No. 105
ネームサーバへの問い合わせ
ネームサーバ
z
192.168.0.1
z
z
WWWブラウザ
WWWブラウザ
ネームサーバへはIPアドレス
ネームサーバへは アドレス
で通信する
問い合わせにはUDPポート5
ポート5
問い合わせには
3番を使う
パケット転送のため、経路制
御が行われる
クライアント
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No. 106
53
名前解決における経路制御
インターネット
example.co.jp
デ
ー
タ
ネームサーバ
(2)
(1)
PC
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(1)example.co.
jpのネーム のネーム (1)example.co.jp
サーバに問い合わせる
(2)jprs
(2)jprs..jpの情報をもってい jpの情報をもってい ないのでルートサーバに 問い合わせを行う
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No. 107
経路の選択・送信
ルートサーバに
行きたいんやけど
ルートサーバは
こっちやで
データ
こっちやで
ルートサーバ
ネームサーバ
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No. 108
54
jprs.jpのIPアドレス取得
ネームサーバ
jpのネームサーバはどこ?
jpのネームサーバはどこ?
example.co.jp
example.co.jp
DNSサーバ
DNSサーバ
あっちです
jprsのネームサーバはどこ?
jprsのネームサーバはどこ?
.
JP
そっちです
リゾルバ
jprs.
jprs.jpの
jpのIPアドレスは?
IPアドレスは?
JPRS.JP
アドレスは61.120.151.80
IPアドレスは
61.120.151.80です
です
IPアドレスは
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No. 109
Webサーバへの接続
z
Webサーバへ接続
サーバへ接続
– プロトコルとしてHTTPを用いるので
を用いるのでTCPポート
ポート
プロトコルとして
を用いるので
80番を使用
番を使用
z
パケット転送のため、経路制御が行われる
(ここでは省略)
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No. 110
55
アプリケーション層(HTTP)
z
Webサーバからページを取得する
サーバからページを取得する
クライアント
Webサーバ
Webサーバ
(1)ページを下さい
(2)これです
サーバとの内部的なやりとり
GET / HTTP/1.0
<HTML>
<HEAD>
<TITLE>Japan Registry Service Co., Ltd</TITLE>
</HEAD>
</HEAD>
<BODY>
中略……
中略……
</BODY>
</BODY>
</HTML>
</HTML>
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No. 111
ホームページの表示
サーバから取得したページを表示
z Webサーバから取得したページを表示
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No. 112
56
階層構造における処理の流れ
送信側
受信側
アプリケーション層(HTTP
)
アプリケーション層(HTTP)
サービス
アプリケーション層(HTTP
)
アプリケーション層(HTTP)
トランスポート層(TCP
)
トランスポート層(TCP)
データの種類
トランスポート層(TCP
)
トランスポート層(TCP)
インターネット層(IP
)
インターネット層(IP)
宛先IP
・配送
宛先IP・
インターネット層(IP
)
インターネット層(IP)
ネットワーク層
電気信号変換
ネットワーク層
ハードウェア層
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ハードウェア層
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No. 114
おわりに
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57
インターネットの発展
z
インターネットは優れた拡張性や機能により
発展してきた
z
普及の過程で様々な問題が発生してきた
z
問題を解決するための新しい技術や仕組み
について検討されている
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新しい技術・仕組み
z
新しいインターネットプロトコル
– IPv6 (Internet Protocol Version 6)
– 現在のIPプロトコルが抱えている問題点を解決
現在の プロトコルが抱えている問題点を解決
する仕組みが数多く取り込まれている
z
新しいドメイン名の導入
– 新TLD・
・汎用JPドメイン名
汎用 ドメイン名
– 多言語ドメイン名の開発・導入
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No. 116
58
でも大丈夫
z
新しい技術・仕組みも基本的な知識の延長
線上になっている
z
興味を持たれた方は来年の上級チュートリ
アルを受けてみてはいかがでしょうか
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No. 117
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No. 118
質疑応答
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