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2007年7月13日 (金)

第4回 「ネットワーク7階層」

第4回は、経営情報システムから、ネットワークOSI基本参照モデル 7階層です。

「shindan004.mp3」をダウンロード

↑PCで聴く場合は、これをクリックすると、番組を再生します。iPod以外の携帯プレイヤーで聴く場合はマウスで右クリックして「対象をファイルに保存」を選んで、mp3形式で保存してお使いください。

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ポッドキャストで触れなかった点をさらに詳しく解説していきます。

「OSI基本参照モデル」

ISO(国際標準化機構)が定めたネットワーク・プロトコルの構造の概念でOpen System Interconnectionの略。

「インターネット」

インターネットというと世界中のケーブルの物理的なネットワークのような感じがするが、正確には、「インターネットプロトコル」という業界標準の決まりに従って接続されたネットワーク(コンピュータ)の集合体であり、概念的なもの。物理的には、光ファイバーあり、電話線あり、電力線ありと、長さも素材も形も異なるケーブルが何らかの形で接続されているもので、所有者も複数の通信業者にまたがるものである。(逆にいうといんたーねっとという共通ルールで複数の通信事業者やコンピュータの所有者が任意に接続して、自然にできた地球規模のネットワークがインターネット。なので、インターネットの所有者や管理者というのはいない。しかし後述のグローバルIPアドレスについては、m誰かが一元管理する必要があるので、ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)という非営利組織が取りまとめている。

「LAN」

ローカルエリアネットワークの略で、コンピュータを部分的につないだもの。無線と有線(ケーブル)がある。オフィス内のネットワークや家の中のネットワークなど。インターネットからは外れた世界なので、独自ルールで機器が接続できる(例えばIPアドレスを勝手に振る、など)。LANからインターネットの世界に出るには接続のルールが異なるので、ルータを通して信号を変換してやる必要がある。ちなみにLANとLANを接続するのがWAN(ワイドエリアネットワーク)。

「専用線とVPNとインターネットVPN」

企業などで、データを転送するのに通信業者に専用の線を確保するのが専用線で、伝送量や安全性が保証される。

VPN(バーチャルプライベートネットワーク)は、物理的には公衆回線(電話線)などを使うが、暗号化により安全性を高めて、論理的に専用線のように使えるようにする技術。

インターネットVPNは、この公衆回線の上でインターネットを経由してネットワーク接続するもの。間がインターネットなので安いのが特徴だが、インターネットなので信頼性は保証されない。携帯電話や自宅などから企業のLANに接続する仕掛けなどは、この方法が多い。安いので中小企業がLAN同士を結んだりモバイルからLANに接続したりするのにはお勧め。

「7階層」

上記モデル構造は7階層から規定されている。基本的なものから順に下から第1層~第7層となっている。下のレベルのプロトコル(通信手続き)から順に合致しないと、ネットワークがつながらず通信ができない。重要なのは第3層のIPと第4層のTCP。

1.物理層:コネクタやピンの形状、ケーブルの特性などを規定。当然ながらこれが異なると「物理的に」つながらない。

2.データリンク層:つながったケーブル同士の信号(データ)の受け渡しやエラー検出。

3.ネットワーク層:代表的プロトコルがIP(Internet Protocol)。データの送り先と伝送経路選択の決まり。例えばインターネット上での住所に当たるIPアドレスは、XXX.XXX.XXX.XXXの32ビット(4バイト)で表現される。

4.トランスポート層:代表的プロトコルがTCP(Transmission Control Protocol)。データが届いたかどうかを確認・管理する。伝送中に問題やエラーがあれば再送などを行う。ポート番号を使ってアプリケーションを識別して、コンピュータ上のどのアプリが通信相手なのかを特定する。第3層と第4層をまとめてTCP/IPとよび、これがインターネットで使われているプロトコルである。

5.セッション層: 通信プログラム同士に「セッションを張って」、ある処理を行うために一連のデータ伝送をまとまりとして扱って、論理的・仮想的にプログラム同士が接続された状態を作り出す。

6.プレゼンテーション層 :データの表現を扱う。データをユーザにわかりやすい形式に変換したり、逆にアプリケーションからのデータを通信に適した形式に変換する。

7.アプリケーション層: データ転送を利用したアプリケーションプログラムを提供する。

「リピータ」

ケーブルの電気信号は距離が伸びると減衰するが、これを途中で再生強化して伝送距離を伸ばす機器。つまり物理的にネットワークを延長・接続する(第1層レベル)。

「ブリッジ」

トークンリングとイーサネットなど、そもそもデータの伝送形式が異なるネットワークを接続する。データを変換して第2層レベルでネットワークを接続する。

「ルータ」

LAN、WAN、インターネットなど、異なるネットワークを接続する。ルータ(経路)という名前どおり、受け取ったデータをどちらに流すかを判断する、つまりIP=第3層レベルでネットワークを接続する。また、不正なパケット(データのかたまり)を遮断する機能もある。

「ゲートウエイ」

ホストコンピュータとLANなど、7階層全てが異なるネットワークを接続する機器。

「MacアドレスとIPアドレスとポート番号」

Macアドレスはネットワークの接続機器に与えられたユニーク(世界で唯一)の識別番号。コンピュータのLANの口や、LANカードなど一つ一つに与えられているので、一つのPCが複数のMacアドレスを持つこともある。

IPアドレスはコンピュータに与えられる識別番号で、インターネットに接続するPCは世界で唯一のものと識別できなければならないので、グローバルIPアドレスというユニークな番号を持つ。

MacアドレスとIPアドレスで相手先コンピュータのデータ伝送先が特定できても、複数のプログラムがそのコンピュータで動作している場合、どのプログラムと通信するかがわからないと通信できない。そこでプログラムごとにポート番号という識別番号を与える。

つまりインターネット上の通信(TCP/IPによる)は、上の3つの識別子の組み合わせで行われるということである。Macアドレスは第2層以下、IPアドレスは第3層、ポート番号は第4層にあたる。

次回は7月17日に更新予定です。お楽しみに。

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