ネットワークアーキテクチャ
第02回(2003/10/06)
「回線交換とパケット交換」
村井 純
2015/11/18
Network Architecture 2003f
2003年度秋学期授業日程
09/29
10/06
10/13
10/20
10/27
11/03
11/10
11/17
11/24
11/26
12/01
12/08
12/15
12/22
~
01/08
01/12
01/19
2015/11/18
(最新情報はSoI*で確認してください)
(1)
講義概要/インターネットのアーキテクチャ
(2)
パケット交換と回線交換
今日はここ
体育の日
(3)
階層モデルとIP(Internet Protocol)
(4)
識別子
文化の日
(5)
データリンク
(6)
ルーティング
勤労感謝の日の振替休日
(7)
TCP/UDP
(8)
DNS
(9)
セキュリティ
(10)
モバイル
(11)
サーバ/クライアント ・ P2P
冬休み
(12)
これからのシステム
成人の日
(13)
最終試験
Network Architecture 2003f
<-(水曜日)
<-(木曜日)
今日のお品書き
電話のアーキテクチャ(おさらい)
回線交換
パケット交換
階層化について

2015/11/18
Network Architecture 2003f
電話のアーキテクチャ(おさらい)
2015/11/18
Network Architecture 2003f
基本的な電話のアーキテクチャ
受話器を取ると交換機から電流が流れ、
電話回線が繋がる。
2015/11/18
Network Architecture 2003f
電話のネットワークアーキテクチャ
そこで、中央の交換機が電話回線を切り替えること
によってコミュニケーションを仲介する。
交換機
2015/11/18
Network Architecture 2003f
通話の手順
受話器を取ると交換機のバッテリーから電流が流れ、
通話をしようとしていることが分かる。
もしもし?
交換機のスイッチが閉じて
回線が繋がる。
発呼信号
発信音(ツー)
選択信号(電話番号)
はいはい?
呼出し音(プルルル)
呼出し信号
(ベル鳴らせ!)
応答信号
(=電流が流れる)
2015/11/18
Network Architecture 2003f
交換機
バッテリー
回線交換
2015/11/18
Network Architecture 2003f
回線交換
• 相手と直接繋がる回線を用意して通信するモデ
ル
• 特徴
– 通信が始まる前に回線が確保される
– 通信が終わるまでずっと接続したまま
• 代表的な例
– 電話
2015/11/18
交換機
Network Architecture 2003f
回線交換
• 電車みたいなもの?
–
–
–
–
経路は駅員さんが決めてくれる
道(線路)が確保されている
基本的に邪魔が入らない
1号車から順番に着く
駅
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1
2
3
Network Architecture 2003f
回線交換
• 利点
– 誰かに邪魔されることがない
– 常に一定の帯域幅が保証される
2015/11/18
Network Architecture 2003f
回線交換
• 欠点
– 何もしゃべっていなくても回線は占有されたまま
– 占有している回線の距離と時間に応じたコストがかか
る
2015/11/18
Network Architecture 2003f
パケット交換
2015/11/18
Network Architecture 2003f
パケット交換
• 分割したデータをリレーしながら相手まで届ける
通信モデル
• 特徴
– みんなで回線を共有する
– 順番通りに届くとは限らない
2015/11/18
Network Architecture 2003f
パケット交換
送信先
送信元
2015/11/18
Network Architecture 2003f
パケット交換
• 車みたいなもの?
–
–
–
–
行き先は標識を見て決める
道はみんなのもの
同時に出発しても誰が早く着くかわからない
バイクでも走れる
2015/11/18
Network Architecture 2003f
パケット交換
• 利点
– 回線を占有する必要がない
– 多地点間で通信できる
B
B
B
B
C
C
A
2015/11/18
C
Network Architecture 2003f
C
C
パケット交換
• 欠点
– 恒常的な品質を保つのが難しい
– ルールを守らないやつがいると困る
2015/11/18
Network Architecture 2003f
階層化について
階層化の概念
OSI7層モデル

2015/11/18
Network Architecture 2003f
計算機の通信アーキテクチャを考える
登場人物1
ハードウェア
登場人物は3人
•ハードウェア
•OS
•アプリケーション
登場人物3
アプリケーション
WEBブラウザ
LANカード
メーラー
登場人物2
OS
ケーブル
デバイスドライバ
システムコール
ネットワークゲーム
2015/11/18
Network Architecture 2003f
役割分担:階層モデル(言語伝達)
発話者
聞き手
伝えたい情報
情報を獲得
思考から言葉
への変換
言葉・音
言葉・音
空気
2015/11/18
Network Architecture 2003f
役割分担:階層モデル(デジタル情報の伝
達)
発信者
受信者
伝えたい情報
情報を獲得
思考から言葉
への変換
デジタル情報
として入力
文字・信号
ネットワーク
2015/11/18
Network Architecture 2003f
階層化とその意義
• 責任範囲の限定
• 各階層が独立
– 各階層は 自分の階層の
仕事のみに責任を持つ
– 自分の上下の階層とのみ
やりとりを行う
– 共通のインターフェイス
– 同一レベルの階層同士を
交換出来る
• 例: 電車と駅の階層化
湘南台
湘南台駅
上りホーム
新宿駅
西口改札
改札の中
小田急
小田急 山手線
ホーム のホーム
線路
線路
2015/11/18
三田
改札の中
西口改札
改札の中
田町駅
Network Architecture 2003f
山手線
山手線
のホーム
線路
OSI7層モデル
アプリケーション層
アプリケーション層
プレゼンテーション層
プレゼンテーション層
セッション層
セッション層
トランスポート層
トランスポート層
ネットワーク層
ネットワーク層
ネットワーク層
データリンク層
データリンク層
データリンク層
物理層
エンドノード
2015/11/18
物理層
中継ノード
Network Architecture 2003f
物理層
エンドノード
インターネットの階層化
送信元から中継ノード(ルータ)を通ってあて先に
到達する例
FTP
FTP
TCP
TCP
IP
IP
Ethernet/10M
CAT5
エンドノード
2015/11/18
10M
IP
100M
CAT5 CAT5
中継ノード
Network Architecture 2003f
100M/Ethernet
CAT5
エンドノード
プロトコルスタックとカプセル化
ビルからビルの間で荷物を送るとき、上の階から各階で順番にラッピングをする
受け取った荷物は、ラッピングを順番にほどいていく
包装紙をかける
リボンを付ける
宛先をつける
宛先
2015/11/18
宛先
Network Architecture 2003f
プロトコルの階層化
ping
HTTP,MAIL
TCP
nfs,Domain
UDP
IP
ICMP
ARP
transport
layer
IGMP
network
layer
RARP
hardware
interface
media
2015/11/18
application
layer
Network Architecture 2003f
data link
layer
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