1

1.1　コンピュータネットワーク登場の背景

4405019 小尾雅人

2

1.1.1 コンピュータの普及と多様化

　コンピュータ活躍の場の拡大 　研究所 　教育機関 　オフィス 　工場 　学校 　家庭

コンピュータの多様化 　大型汎用コンピュータ 　スーパーコンピュータ 　ミニコンピュータ 　パーソナルコンピュータ 　ワークステーション 　ノートブックコンピュータ

高性能化　低価格化　小型化

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スタンドアロンからネットワーク利用へ

スタンドアロンコンピュータを単体で独立に使う方式

↓

複数のコンピュータを接続して使うコンピュータネットワークの利用

↓

情報の共有 ,転送が容易になった

4

コンピュータネットワークWANと LAN

WAN（Wide Area Network）離れた地域のコンピュータまたは LANをつなぐネットワーク

LAN（ Local Area Network)建物内など狭い範囲でコンピュータをつなぐネットワーク

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コンピュータ通信から情報通信環境へ

初期特定コンピュータ間の私的なネットワーク

↓１９８０年代後半

私的ネットワークを相互に接続↓

１９９０年代～インターネットによる世界規模の

情報ネットワーク構築

6

情報ネットワークの役割

情報収集 リアルタイムニュース

ミクロなニュース

情報交換メーリングリストホームページブログ SNS

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1.2　コンピュータとネットワーク発展の　　　　　　 6つの段階

４４０５０２０　帯金　秀行

8

コンピュータとネットワーク発展の 6つの段階

バッチ処理（ Batch Processing）タイムシェアリングシステム（ TSS）コンピュータ間通信コンピュータネットワークの登場インターネットの普及インターネット技術中心の時代へすべての鍵を握る TCP/IP

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バッチ処理（ Batch Processing）…1950年代

プログラムを一定時間蓄積し、まとめて一括処理する方式

プログラムはカードやテープに記録コンピュータは高価で巨大なもの→、ユーザーは計算機センターに行く必要があった。専門のオペレータに処理を依頼する必要があった。

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タイムシェアリングシステ（ TTS）…1960年代

仮想的に一人で 1台のコンピュータを占有利用することが可能になった。

インタラクティブ（対話的）な操作が可能になった。初心者用対話型プログラミング言語 BASICが登場。

１台のコンピュータに複数の端末を接続し、複数ユーザーのプログラムを短い時間で切り替えながら処理するシステム

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コンピュータ間通信… 1970年代

コンピュータ間を通信回線で接続するだけでデータを瞬時にやりとりするシステム

データを物理的に輸送する必要がなくなった。複数コンピュータによる分散処理が可能。会社内の部署ごとにコンピュータ導入

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コンピュータネットワークの登場…1980年代

パケット技術により様々なコンピュータを相互に接続できるコンピュータネットワークが登場。

ウィンドウシステムが登場し、複数のプログラムを同時に実行できるようになった。

ウィンドウシステムとネットワークが結びついたことにより、ユーザはあちこちのコンピュータ資源を活用できるようになった。

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インターネットの普及… 1990年代ダウンサイジング、マルチベンダ接続といった、異なるメーカーのコンピュータを相互に接続し、安価にシステムに構築するためにインターネット技術が使われはじめた。

WWW（World Wide Web）による情報公開と、そのサービスを受ける webブラウザ、インターネット、メールが企業や一般家庭に急速に普及し始めた。

PCをインターネットにアクセスする道具として使う人が増加した。

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インターネット技術中心の時代へ… 2000年代

インターネットは多くの技術を取り込んでいる。

もともと電話網の上に構築されていたインターネットだが，立場が逆転し、インターネットの技術を利用した IP 網の上に電話やテレビ放送、インターネットが構築されるようになってきている。

コンピュータだけでなく，携帯電話，家電製品等もインターネットにつながれるようになってきた。

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すべての鍵を握る TCP/IP

TCP/IP 即ち，インターネット技術には、別々に発展してきた様々な通信技術を一つに統合する応用性がある。

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1.3 プロトコルとは

4405023 加治

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プロトコル

　コンピュータネットワークや情報通信社会ではよく使われる言葉だが、使用する環境、機

器によってさまざまなものが存在する。　

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様々なプロトコル

ネットアーキテクチャ 　　　　　プロトコル 　　　用途TCP/IP （インターネットで使うプロトコルの総称）

IP,ICMP,TCP,UDP,HTTP,TELNET,SNMP,SMTP…

インターネット

NetWare （ Novell 社開発のネットワーク OS ）

IPX,SPX,NPC… パソコン LAN

AppleTalk （ Apple 社開発の Mac 専用ネットワークソフト）

DDP 、 RTMP 、 AEP 、 ATP 、 ZIP…

Macintosh 　 LAN

DECnet DPR,NSP,SCP… 旧 DEC 社ミニコン等

OSI FTAM,MOTIS,VT,CMIS/CMIP,CLNP,CONP…

XNS IDP,SPP,PEP… Xerox 社ネットワーク

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パケット通信とプロトコル

大きなデータをパケットと呼ばれる単位に分割して送受信する通信形式

パケットにはそれぞれ送信元と宛先のアドレスさらには元のデータのどの部分かを示す番号がついている

1つの回線を複数のユーザーで共有できる

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プロトコルとは

コンピューター同士の間で情報（データやメール、メッセージ等）のやり取りをするために必要な手順や方法に関する取り決めや規則などの「約束ごと」

簡単に言うと、コンピュータの「共通言語」のようなもの

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コンピューターでのプロトコル

　　　通信をする双方のコンピュータに必要な最低限の機能がすべてプログラミングされていなければならない。　　　またもし途中で障害が起こった場合はどう対処す　　るかなど、あらかじめ通信中に起こりそうな問題想定　　し、プログラムを作成しなければならない。　　　様々なメーカーのコンピュータが互いに通信できるように、世界中で利用されるような基準を作っている機関がある。

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１．４プロトコルの標準化４４０５０２０　　帯金　秀行

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コンピュータ通信の登場から標準化へ～７０年代・・・体系化・標準化していない１９７４年・・・各会社ごとに独立した

プロトコル群を体系化→非常に不便・最初に買った製品と同じものでないと

　いけない・違う部署間での互換性がない

ネットワークのオープン化、マルチベンダ

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標準化ISOがOSI（Open System Interconnection)を標準化にしようとした→普及せず

後に TCP/IPが研究機関や業界から標準化が推進され、発展 →普及

これにより、この企画に準拠している全てのコンピュータ同士で相互通信可能

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１ .５　プロトコルの階層化とＯＳＩ参照モデル

　

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プロトコルの階層化

　　　　　　　　通信プロトコルの設計

　　　　　　　　その指標：ＯＳＩモデル

　　　　　　　　７つの階層（エンティティ）　　　　　　　　　機能を実現する実体

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インタフェース　インタフェース

インタフェースインタフェース

サービスの流れ

N 層エンティティ

N －１層エンティティ

プロトコルN 層エンティティ

N －１層エンティティ プロトコル

・・

・

・・

・

物理回路

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会話で階層化を考える

プロトコル

インタフェース

インタフェース

プロトコル

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ＯＳＩ参照モデル

その仕様に準拠した製品・通信手段を利用

役割を定義しているのがプロトコル

プロトコルは約束事、その中身は、仕様

各層は、何をするかという役割を定義している

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アプリケーション層

特定のアプリケーションに特化したプロトコル

31

プレゼンテーション層

機器固有のデータフォーマットとネットワーク共通のデータフォーマットの交換

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セッション層

通信の管理コネクションの確立 /切断トランスポート層以下の層の管理

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トランスポート層

両端ノード間のデータ転送の管理データ転送の信頼性を提供

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ネットワーク層

アドレスの管理と経路の選択

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データリンク層

直接接続された機器間でのデータフレームの識別と転送

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物理層

０と１を電圧の高低や光の点滅に変換コネクタやケーブルの形状の規定

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1.6 OSI 参照モデルの通信処理の例

4405071 野村　尚吾

38

1.6.1 ７階層の通信

OSIの７階層モデルにおける通信の方法・送信側

データを上位層から下位層へ伝える（アプリケーション層 → プレゼンテーション層→…）

・受信側

データを下位層から上位層へ伝える（物理層 → データリンク層 →…）

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データ ヘッダ → データ ヘッダ

受信側受信したデータをヘッダと上位層へのデータに分離してデータを上位層に渡す

上位層から渡されたデータに自分の階層のプロトコル処理に必要な情報をヘッダとしてつける

送信側

各階層での処理

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各階層の具体的な処理

7階層は二つに分けられる。アプリケーション層～セッション

層＆

トランスポート層～物理層◆アプリケーション層～セッション層　　通信を行う前の準備。◆トランスポート層～物理層　　実際のネットワークを使っての送信処理。

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セッション層以上での処理A さんが B さんに向かって「おはようございます」という文章を送る場合

アプリケーション層データを送信する（ A さん）相手側から送信された情報の分析（ B さん）アプリケーション固有のエラー処理

ヘッダ：「おはようございます」が電子メールの本文であるという情報や、あて先は B さんであるという情報。

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プレゼンテーション層

「ネットワーク全体での表現方式」

「コンピューター固有の表現方式」

送信データ

受信データ

ヘッダ：データの符号化方式を識別するための情報。

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セッション層

コネクションを確立するタイミングや、データを転送するタイミングの管理。

ヘッダ：データをどのような手順で伝えるか という情報。

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トランスポート層データ転送の信頼性を保証する。

ヘッダ：パケット番号などの情報。

ネットワーク層ネットワークとネットワークが接続された環境で送信ホストから受信ホストまでパケットを配達する。

ヘッダ：アドレス情報など。

トランスポート層以下での処理トランスポート層以下での処理

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データリンク層、物理層物理的な通信媒体で接続された機器同士でデータのやり取りをできるようにする。

ヘッダ： MACアドレスの情報

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1.7 通信方式の種類　　　　　　　情報通信ネットワーク　

4/21

　　　　　　　　

　　　　　　　　　　４４０５０７１ 野村　尚吾　

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コネクション型とコネクションレス型(1)

● ネットワークにおけるデータの配送の種類

　　　　　　　　 (a)　「コネクション型」

　　　　　　　 (b)　「コネクションレス型」

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　　コネクション型とコネクションレス型 (2)

　　 (a)　「コネクション型」

　 [特徴 ] ：　通信する前に送り手と受け手の間で　回線の接続を行う

無駄なパケットを送らずに済む

cf.　電話の通信

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コネクション型とコネクションレス型 (3)

　　　 (b)　「コネクションレス型」

[特徴 ]: 送り手はいつでもデータの送信が可能　　　　　 受け手はいつ誰からデータを受信するか不明

データの受信の確認が必要

cf. 郵便の配達

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ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト (1)

● ネットワーク通信の種類

1. ユニキャスト 　⇒　“ 1対 1”通信　　　　　　　　　　

　　　　　　 2. マルチキャスト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

⇒　“ 1対複数”通信　　　　　　 　　　　　　 3. ブロードキャスト

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ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト (2)

1. ユニキャスト“⇒ 1対 1”通信のこと

Ex. 電話

2. マルチキャスト“⇒ 1対特定多数”通信のこと

Ex.　ビデオ会議システム

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ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト (4)

3. ブロードキャスト“⇒ 1対不特定多数”通信のこと

Ex.　テレビ放送

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ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト (5)

　　図 6 ：　ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト

54

回線交換とパケット交換 (1)

● 通信回線を利用して通信する方法

1. 回線交換 ⇒ 従来からの電話で利用されてきた方式

2. パケット交換 ⇒ 1960年代後半から必要性が認められ始めた方式

※　 TCP/IPはパケット交換方式を採用

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回線交換とパケット交換 (2)

1. 回線交換

　　図 7 ：　回線交換

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回線交換とパケット交換 (3)

2. パケット交換

　　図 8 ：　パケット交換

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1.8　ネットワークの構成要素

４４０５０８２　松浦

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接続するためのハードウェア

通信媒体１．同軸ケーブル２．ツイストペアケーブル

３．光ファイバーケーブル

ネットワーク機器１．ネットワークインタフェース

２．リピータ３．ブリッジ４．ルータ５．ゲートウェイ

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通信ケーブルの特徴と種類

同軸ケーブル 芯線（主に銅線）をポリエチレンなどの絶縁 / 緩衝材で包み、

その外側に編んだ導線による網状のシールド層を持つ ツイストペアケーブル

電線を 2 本ずつよりあわせている。同軸ケーブルより周波数特性などは劣るがやすくて取り扱いが簡単なため、 LANケーブルとして広く普及している

光ファイバーケーブル 非常に純度の高いガラスやプラスチックの細い繊維でできている。コンピュータの電気信号を光信号に変換し、レーザー光で送信をする

同軸、ツイストペアケーブルなどのメタルケーブルより減衰が少なく、長距離通信に用いられる

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LANに使われるケーブルの特徴

最大速度 伝道距離 適用 LAN

同軸ケーブル 数M～数百 M ビット / 秒

185m～数十km

比較的大規模

ツイストペアケーブル

１００M ビット / 秒 数百 m 程度 小規模

光ファイバーケーブル 数百 M ビット / 秒 最大 100km 程

度大規模、高速

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ネットワークインターフェイス

コンピュータをネットワークに接続するための装置

10BASE-T 100BASE-TXのポート（ LANポート）（備え付けられてない場合、イーサネットの NIC （ Network Interface Card）を拡張スロットに増設）

ノートブックタイプの PCの場合は PCカード形式の NICが利用される

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リピーター

OSI 参照モデルの第一層の物理層で　 ネットワークを延長する機器 減衰したデータを増幅・復元して送り出す装置 転送中にエラーが発生しても、そのままデータは流れる

伝送速度の異なる媒体間を接続することはできない

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ブリッジ /レイヤ２スイッチ

ネットワークをデータリンク層で延長する装置 データリンクのフレームを認識・蓄積し新たな

フレームとして送出 フレームをいったん蓄積するため、伝送速度の異なるデータリンクも接続可

アドレスの学習機能とフィルタリング機能により、フレームの流れを制御する。

データリンク層（第 2 層）に位置付けられるのでレイヤ２スイッチと呼ばれる

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ブリッジ /レイヤ２スイッチ

パケットを隣りのセグメントに流すかどうか判断するものをラーニングブリッジと呼ぶ

異なるデータリンクを中継することができるものを変換ブリッジと呼ぶ

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ルーター /レイヤ３スイッチ

ネットワーク層によってパケットを転送する装置

異なるデータリンクを相互接続できる ネットワークの負荷を仕切る役割 データリンク層部分のスイッチングとネットワーク層部分のルーティングを同時に実現する機器をレイヤ３スイッチと呼ぶ

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ゲートウェイ

プロトコルの変換をする装置 トランスポート層からアプリケーション

層までの階層でデータを中継・変換 互いに直接通信できない２つの異なるプロトコルの翻訳作業をする

　　　例・インターネットの電子メールと、携帯電話の電子メールを交換するサービス