(二)コンピュータネットワークアーキテクチャと参照モデル
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コンピュータネットワーク階層:
コンピュータネットワークはなぜ階層構造を採用するのですか?階層化は、ネットワークが大きい場合に階層化され、各階層が対応する機能を実現する必要があることをよりよく管理するために、より良い発展を遂げることができます.しかし、階層化はあまりできないし、階層化が多すぎると資源の浪費が多いので.TCP/IPは4層構造モデルを折衷的に採用している(教材では各層の動作原理をよりよく記述するために5層と見なされることが多い)
1.エンティティ:情報を送信または受信できるハードウェアまたはソフトウェアプロセス.通常は特定のソフトウェアモジュールです.2.対等層:異なる機械上の同一層.ピアエンティティ:同じレベルのエンティティ.
契約:
プロトコルはルールであり、2つのピアエンティティの通信を制御するルール、すなわち水平です.プロトコルは次の3つの部分から構成されています.1.意味:プロトコル要素を構成する意味の解釈、すなわち
インタフェース:
インタフェースは、物理層から始まるサービスアクセスポイントとも呼ばれます.各階層はサービスアクセスポイント(インタフェース)を上方に提供しているため,インタフェースがなければサービスを提供できない.1.サービスデータユニット(SDU):n層目のサービスデータユニットをn-SDUと記す.2.プロトコル制御情報(PCI):n番目のプロトコル制御情報は、n-PICと記す.3.インタフェース制御情報(ICI):n層目のインタフェース制御情報は、n-ICIと記す.4.プロトコルデータユニット(PDU):n層目のサービスデータユニット(SDU)＋n層目のプロトコル制御情報(PCI)＝n層目のプロトコルデータユニット(PDU)であるn−SDU＋n−PIC＝n−PDUは、同等層のピアツーピアエンティティ間で伝送されるデータユニットを表す.さらにn−PDU=(n−1)SDUである.例えば、ネットワーク層のIPパケット全体がデータリンク層に渡され、IPパケット全体がデータリンク層のデータ部分となる.
5.インタフェースデータユニット(IDU):n層目のサービスデータユニット(SDU)＋n層目のインタフェース制御情報(ICI)＝n層目のインタフェースデータユニット(IDU)＝n−SDU＋n−ICI＝n−PDUは、隣接層インタフェース間で伝送されるデータユニットを表す.
サービス:
サービスとは、下位層が隣接する上位層に提供する機能呼び出しを指す.プロトコルは水平で、サービスは垂直です.すなわち、下位層は、インタフェースを介して上位層にサービスを提供する.
サービス雰囲気の3種類:
1.接続向けサービスと接続なしサービス:
接続向けサービス:通信双方が通信する場合、接続の確立、接続の使用、接続の解放の3つのプロセスを含む通信回線を事前に確立する.(TCPプロトコル)
無接続サービス向け:通信双方は事前に通信回線を確立する必要がなく、目的アドレス付きパケットごとに回線に転送し、システム選択回線で転送する(IPプロトコル、UDPプロトコル)
接続向けサービスと接続なしサービスの照合:
サービス
メリット
欠点
接続向け
信頼できる情報ストリーム、情報返信確認
占有通信チャネル
接続なし
非占有通信チャネル
メッセージが失われる可能性があり、メッセージに返信確認はありません.
2.有応答サービスと無応答サービス:
応答サービスあり:受信者がデータを受信した後、送信者に対応する応答を与えることを指す.
応答なしサービス:受信者がデータを受信した後に自動的に応答を与えないことを指す.
3.信頼できるサービスと信頼できないサービス:
信頼できるサービス:ネットワークに誤り検出、誤り訂正、応答メカニズムがあることを指す.データが正確であることを保証できる.目的地まで確実に転送する.
信頼性のないサービス:ネットワークがデータの正確かつ信頼性の高い転送先を保証できないことを指し、ネットワークはできるだけ正確で、信頼性があり、「最善を尽くす」サービスである.
注:1つの階層内で完了したすべての機能をサービスと呼ぶのではなく、上位階層のエンティティによって「検出」される機能のみがサービスと呼ぶことができます.
iso/osiリファレンスモデルとTCP/IPリファレンスモデル:
1.五層構造のまとめ:
OSI参照モデルは7層構造を有するが,TCP/IP参照モデルは4層構造(一般的には5層構造とみなされる)のみである.OSIリファレンスモデルでは,表示層とセッション層は重点ではなく,5層構造を把握するだけである.
5層構造参照モデル各層のまとめは以下の表の通りである.
アプリケーション層(ユーザー対ユーザー)
タスク:システムとユーザーのインタフェース機能を提供する:1.ファイル転送.2.アクセスと管理;3.電子メールサービス.プロトコル:FTP、SMTP、POP 3、HTTP
でんそう
転送単位:メッセージセグメント(TCP)またはユーザーデータレポート(UDP)タスク:ホスト内の2つのプロセス間の通信を担当します.機能:1.エンドツーエンド接続の信頼性の高い伝送サービスを提供します.2.エンドツーエンド接続のために流量制御、エラー制御、サービス品質などの管理を提供する.プロトコル:TCP/UDP
ネットワーク層(IP層)(ホスト対ホスト)
転送単位:データ・レポートで実装されるハードウェア:ルータ.タスク:1.転送層から転送されたメッセージセグメントを成分グループにカプセル化する.2.適切なルーティングを選択して、転送層から転送されたパケットを宛先ホストに渡すことができます.機能:1.トランスポート・レイヤにサービスを提供します.2.パッケージのグループ化と取り外し.3.ルーティング.4.混雑制御.プロトコル:ICMP/ARP/RARP/IP/IGMP
データリンク層
転送単位:フレームが実現するハードウェア:スイッチ、ブリッジタスク:ネットワーク層から転送されたIPデータレポートをフレームに組み立てる.機能:1.リンク接続の確立、取り外し、分離、2.フレーム境界とフレーム同期.3.エラー制御プロトコル:PPP/HDIC/ARQ
ぶつりそう
伝送単位:ビットによって実現されるハードウェア:ハブ、中継器タスク:透過ベース伝送ビットストリーム機能:データ端末装置に伝送データ通路を提供する.
2.OSIリファレンスモデルとTCP/IPリファレンスモデルの違い:
OSIリファレンスモデル
TCP/IPリファレンスモデル
1.3主な概念:サービス.インターフェース.契約2.プロトコルは良好な隠蔽性から3.プロトコル発明の前に生成する.合計7層のネットワーク層:接続と非接続の伝送層:接続向けのみ
1.サービス、インタフェース、プロトコルを明確に区別していない.2.プロトコル発明の後に生じる.共有4層(注:5層ではありません)ネットワーク層:接続なし転送層のみ:接続向けおよび接続なし
3.セッション層と表示層の基本機能:
1.セッション層:二つのノードの間にユーザー向けの接続を確立し、維持し、解放し、セッションを管理制御し、セッションデータの確実な転送を保証する.
2.表示レイヤ:2つの内部データ表示構造の異なる通信システムで情報を交換する表示フォーマットの処理を担当する.データの暗号化復号化やデータの伝送速度の向上に必要なデータ圧縮や解凍などの機能を提供します.
コンピュータネットワークの性能指標:
1.遅延:
遅延とは、データがネットワークまたはリンクの一端から他端に転送されるのに要する時間を指す.(遅延または遅延とも呼ばれる)
次のセクションで構成されています.
(1)送信遅延(送信遅延):ホストまたはルータがデータフレームを送信するのに要する時間、すなわち、データフレームを送信する第1のビットからそのフレームの最後のビットの送信が完了するまでの時間を計算するので.送信遅延は、送信遅延とも呼ばれる.式は次のとおりです.
送信遅延=データフレーム長(bit)/送信レート(bit/s)
2.伝播遅延:電磁波がチャネル通信中に一定距離伝播するのに要する時間を指す.式は次のとおりです.
伝搬遅延=チャネル長(m)/電磁波がチャネルを伝搬する速度(m/s)
3.処理遅延:ホストまたはルータがパケットを受信したときの処理に要する時間を指す.
4.待ち行列の遅延.パケットはネットワーク伝送を行う際、多くのルータを経なければならない.卵パケットはルータに入った後、まず入力キューに並んで処理を待つ.ルータが転送インタフェースを確定した後、出力キューに並んで転送を待つ必要があり、これによりキュー遅延が発生する.
合計遅延=送信遅延+伝播遅延+処理遅延+キュー遅延
2.遅延貸付積:
遅延帯域幅積は、ビット単位のリンク長とも呼ばれる.
遅延帯域幅積=伝送遅延x帯域幅
3.往復時間:
送信者がデータを送信してから、送信者が受信者からの確認メッセージを受信するまでの合計時間.
4.利用率:
チャネル利用率とネットワーク利用率の2種類を含む.
チャネル利用率とは、あるチャネルの数パーセントの時間が利用する(データが通過する)、完全アイドル時の利用率が0であることを意味する.
ネットワーク利用率:全ネットワークのチャネル利用率の重み付け平均値、
注意:チャネル利用率とネットワーク利用率が高いほど良いわけではありません.利用率が高いほど、データのルータへの転送遅延が長くなるためです.
コンピュータネットワークはなぜ階層構造を採用するのですか?階層化は、ネットワークが大きい場合に階層化され、各階層が対応する機能を実現する必要があることをよりよく管理するために、より良い発展を遂げることができます.しかし、階層化はあまりできないし、階層化が多すぎると資源の浪費が多いので.TCP/IPは4層構造モデルを折衷的に採用している(教材では各層の動作原理をよりよく記述するために5層と見なされることが多い)
1.エンティティ:情報を送信または受信できるハードウェアまたはソフトウェアプロセス.通常は特定のソフトウェアモジュールです.2.対等層:異なる機械上の同一層.ピアエンティティ:同じレベルのエンティティ.
契約:
プロトコルはルールであり、2つのピアエンティティの通信を制御するルール、すなわち水平です.プロトコルは次の3つの部分から構成されています.1.意味:プロトコル要素を構成する意味の解釈、すなわち
.2.構文:データと制御情報の構造またはフォーマット、すなわち .3.同期:イベントの実行順序が規定されている.インタフェース:
インタフェースは、物理層から始まるサービスアクセスポイントとも呼ばれます.各階層はサービスアクセスポイント(インタフェース)を上方に提供しているため,インタフェースがなければサービスを提供できない.1.サービスデータユニット(SDU):n層目のサービスデータユニットをn-SDUと記す.2.プロトコル制御情報(PCI):n番目のプロトコル制御情報は、n-PICと記す.3.インタフェース制御情報(ICI):n層目のインタフェース制御情報は、n-ICIと記す.4.プロトコルデータユニット(PDU):n層目のサービスデータユニット(SDU)＋n層目のプロトコル制御情報(PCI)＝n層目のプロトコルデータユニット(PDU)であるn−SDU＋n−PIC＝n−PDUは、同等層のピアツーピアエンティティ間で伝送されるデータユニットを表す.さらにn−PDU=(n−1)SDUである.例えば、ネットワーク層のIPパケット全体がデータリンク層に渡され、IPパケット全体がデータリンク層のデータ部分となる.
5.インタフェースデータユニット(IDU):n層目のサービスデータユニット(SDU)＋n層目のインタフェース制御情報(ICI)＝n層目のインタフェースデータユニット(IDU)＝n−SDU＋n−ICI＝n−PDUは、隣接層インタフェース間で伝送されるデータユニットを表す.
サービス:
サービスとは、下位層が隣接する上位層に提供する機能呼び出しを指す.プロトコルは水平で、サービスは垂直です.すなわち、下位層は、インタフェースを介して上位層にサービスを提供する.
サービス雰囲気の3種類:
1.接続向けサービスと接続なしサービス:
接続向けサービス:通信双方が通信する場合、接続の確立、接続の使用、接続の解放の3つのプロセスを含む通信回線を事前に確立する.(TCPプロトコル)
無接続サービス向け:通信双方は事前に通信回線を確立する必要がなく、目的アドレス付きパケットごとに回線に転送し、システム選択回線で転送する(IPプロトコル、UDPプロトコル)
接続向けサービスと接続なしサービスの照合:
サービス
メリット
欠点
接続向け
信頼できる情報ストリーム、情報返信確認
占有通信チャネル
接続なし
非占有通信チャネル
メッセージが失われる可能性があり、メッセージに返信確認はありません.
2.有応答サービスと無応答サービス:
応答サービスあり:受信者がデータを受信した後、送信者に対応する応答を与えることを指す.
応答なしサービス:受信者がデータを受信した後に自動的に応答を与えないことを指す.
3.信頼できるサービスと信頼できないサービス:
信頼できるサービス:ネットワークに誤り検出、誤り訂正、応答メカニズムがあることを指す.データが正確であることを保証できる.目的地まで確実に転送する.
信頼性のないサービス:ネットワークがデータの正確かつ信頼性の高い転送先を保証できないことを指し、ネットワークはできるだけ正確で、信頼性があり、「最善を尽くす」サービスである.
注:1つの階層内で完了したすべての機能をサービスと呼ぶのではなく、上位階層のエンティティによって「検出」される機能のみがサービスと呼ぶことができます.
iso/osiリファレンスモデルとTCP/IPリファレンスモデル:
1.五層構造のまとめ:
OSI参照モデルは7層構造を有するが,TCP/IP参照モデルは4層構造(一般的には5層構造とみなされる)のみである.OSIリファレンスモデルでは,表示層とセッション層は重点ではなく,5層構造を把握するだけである.
5層構造参照モデル各層のまとめは以下の表の通りである.
アプリケーション層(ユーザー対ユーザー)
タスク:システムとユーザーのインタフェース機能を提供する:1.ファイル転送.2.アクセスと管理;3.電子メールサービス.プロトコル:FTP、SMTP、POP 3、HTTP
でんそう
転送単位:メッセージセグメント(TCP)またはユーザーデータレポート(UDP)タスク:ホスト内の2つのプロセス間の通信を担当します.機能:1.エンドツーエンド接続の信頼性の高い伝送サービスを提供します.2.エンドツーエンド接続のために流量制御、エラー制御、サービス品質などの管理を提供する.プロトコル:TCP/UDP
ネットワーク層(IP層)(ホスト対ホスト)
転送単位:データ・レポートで実装されるハードウェア:ルータ.タスク:1.転送層から転送されたメッセージセグメントを成分グループにカプセル化する.2.適切なルーティングを選択して、転送層から転送されたパケットを宛先ホストに渡すことができます.機能:1.トランスポート・レイヤにサービスを提供します.2.パッケージのグループ化と取り外し.3.ルーティング.4.混雑制御.プロトコル:ICMP/ARP/RARP/IP/IGMP
データリンク層
転送単位:フレームが実現するハードウェア:スイッチ、ブリッジタスク:ネットワーク層から転送されたIPデータレポートをフレームに組み立てる.機能:1.リンク接続の確立、取り外し、分離、2.フレーム境界とフレーム同期.3.エラー制御プロトコル:PPP/HDIC/ARQ
ぶつりそう
伝送単位:ビットによって実現されるハードウェア:ハブ、中継器タスク:透過ベース伝送ビットストリーム機能:データ端末装置に伝送データ通路を提供する.
2.OSIリファレンスモデルとTCP/IPリファレンスモデルの違い:
OSIリファレンスモデル
TCP/IPリファレンスモデル
1.3主な概念:サービス.インターフェース.契約2.プロトコルは良好な隠蔽性から3.プロトコル発明の前に生成する.合計7層のネットワーク層:接続と非接続の伝送層:接続向けのみ
1.サービス、インタフェース、プロトコルを明確に区別していない.2.プロトコル発明の後に生じる.共有4層(注:5層ではありません)ネットワーク層:接続なし転送層のみ:接続向けおよび接続なし
3.セッション層と表示層の基本機能:
1.セッション層:二つのノードの間にユーザー向けの接続を確立し、維持し、解放し、セッションを管理制御し、セッションデータの確実な転送を保証する.
2.表示レイヤ:2つの内部データ表示構造の異なる通信システムで情報を交換する表示フォーマットの処理を担当する.データの暗号化復号化やデータの伝送速度の向上に必要なデータ圧縮や解凍などの機能を提供します.
コンピュータネットワークの性能指標:
1.遅延:
遅延とは、データがネットワークまたはリンクの一端から他端に転送されるのに要する時間を指す.(遅延または遅延とも呼ばれる)
次のセクションで構成されています.
(1)送信遅延(送信遅延):ホストまたはルータがデータフレームを送信するのに要する時間、すなわち、データフレームを送信する第1のビットからそのフレームの最後のビットの送信が完了するまでの時間を計算するので.送信遅延は、送信遅延とも呼ばれる.式は次のとおりです.
送信遅延=データフレーム長(bit)/送信レート(bit/s)
2.伝播遅延:電磁波がチャネル通信中に一定距離伝播するのに要する時間を指す.式は次のとおりです.
伝搬遅延=チャネル長(m)/電磁波がチャネルを伝搬する速度(m/s)
3.処理遅延:ホストまたはルータがパケットを受信したときの処理に要する時間を指す.
4.待ち行列の遅延.パケットはネットワーク伝送を行う際、多くのルータを経なければならない.卵パケットはルータに入った後、まず入力キューに並んで処理を待つ.ルータが転送インタフェースを確定した後、出力キューに並んで転送を待つ必要があり、これによりキュー遅延が発生する.
合計遅延=送信遅延+伝播遅延+処理遅延+キュー遅延
2.遅延貸付積:
遅延帯域幅積は、ビット単位のリンク長とも呼ばれる.
遅延帯域幅積=伝送遅延x帯域幅
3.往復時間:
送信者がデータを送信してから、送信者が受信者からの確認メッセージを受信するまでの合計時間.
4.利用率:
チャネル利用率とネットワーク利用率の2種類を含む.
チャネル利用率とは、あるチャネルの数パーセントの時間が利用する(データが通過する)、完全アイドル時の利用率が0であることを意味する.
ネットワーク利用率:全ネットワークのチャネル利用率の重み付け平均値、
注意:チャネル利用率とネットワーク利用率が高いほど良いわけではありません.利用率が高いほど、データのルータへの転送遅延が長くなるためです.