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iTAC塾講義ノート
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コース名
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テクニカルエンジニア（ネットワーク）塾Aコース1回目（名古屋）
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講師
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mitsu先生
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日時
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2000年5月13日
9：30～16：30
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場所
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名古屋市短歌会館
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内容
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基礎1（机上演習：ARPなど） |
（概要）
今回の講義は、初回ということでネットワークの基礎である OSIの概要についての説明、続いてその下位３層（物理層、データリンク層、ネットワーク層）の役割について講義がありました。午後からは、TCP/IPプロトコルスイートについて触れ、各層での伝送単位の名称、ヘッダとしてつけられるアドレス、そして、その中でHA(ハードウエアアドレス）の名前解決のプロトコルであるARP（あ～ぷと発音する）について、講義、机上演習をしました。以下にその内容をまとめます。
（OSI参照モデルと下位3層の役割）
関連リンク：大阪テクニカルエンジニア（ネットワーク）-Sコース一回目
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例：webの場合
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例：mailの場合
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応用層
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IE、ネスケ
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ポストペット、outlook
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プレゼンテーション層
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HTML
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MIME
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セション層
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HTTP
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SMTP、POP
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トランスポート層
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TCP
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ネットワーク層
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IP
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データリンク層
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ダイアルアップ→PPP
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物理層
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V.90、Flex56
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☆☆☆物理層☆☆☆
アダプタ形状、電圧特性（+5V）の取り決め
[ パソコン ] ------------ [ MODEM ]
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28.8kbps モデム ： V.34（という取り決め By OSI）
56KFlex モデム ： V.90
RS-232C ： V.24
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☆☆☆データリンク層☆☆☆
伝送媒体で直接つながっているノード間の取り決め
（ポイント ツー ポイント、リンク バイ リンク）
[ PC ] ---------- [ ISP AP
（プロバイダのアクセスポイント）]
HDLC / PPP / SLIP
☆☆☆ネットワーク層☆☆☆IP
エンドツーエンドの取り決め(X.200で定義)
[ PC ] ---・---・---・---[ microsoft.com ]
<雑談 TCP/IP登場の背景とその歴史>
コンピュータは第２次大戦時は弾道軌道算出用など、専用のプログラムを計算するためのものでした。
1949年にノイマン型コンピュータが登場し、汎用型のコンピュータの時代が始まりました。
1950年代のバッチ処理の時代を経て、1960年代にはオンラインによる中央処理の時代を迎えました。
アメリカでは、ワシントンD.Cを中心として各都市と軍事情報を通信していました。
当時、冷戦状態にあったソビエトのミサイルがキューバに配置され、その通信の中心であるワシントンを攻撃されることにより、アメリカ軍は崩壊の危機に直面しました。
その危機を打開するために開発されたのが、ネットワーク構造であるTCP/IPの元であるARPANETです。
（OSI参照モデルとTCP/IPプロトコルスイート）（文書修正
00/8/6）
プロトコルスイート
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TCP/IP |
プロトコルスイート |
OSI |
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1960年代
（仕様決定は1982） |
年代 |
1978 |
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アプリケーション |
階層 |
Ap |
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| |
Pr |
HTML |
| HTTP |
Sess |
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| |
トランスポート |
T |
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インターネット |
N |
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| PPP |
ネットワークインターフェイス |
D |
HDLC |
| |
Ph |
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| |
RFC勧告 |
仕様書 |
ITU-TS勧告 |
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TCP/IPは1982年に仕様決定しましたが、その前身であるARPANETは前述しましたようにキューバ危機の1960年代に開発されました。
TCP/IPはOSIを基本に仕様化されたように思われがちですが、実際はその逆のようです。
プロトコルスイートには、このようにTCP/IPとOSIが存在しますが、双方のプロトコルスイートに属するプロトコルが入り乱れて使われています。
また、TCP/IPといえば、狭義ではトランスポート層のTCP、ネットワーク層のIPプロトコルを指し、広義ではTCP/IPプロトコルスイート全体を指します。
その違いを頭において会話すると内容も変わってくるでしょう。
（TCP/IPで付けられるアドレスと各層の伝送単位名称）（マスタリングTCP/IP
P.71)←00/8/6追加
表
ダイアルアップによるメール送受信を例にした、パケット構造
S:Source（送信元） D:Distination （送信先）
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ヘッダにつける
アドレス |
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ユーザデータ |
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各層の伝送単位 |
Outlook
Express |
アプリケーション |
メールアドレス |
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|
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S |
D |
データ |
アプリケーションデータ |
| TCP |
トランスポート |
TCPポート番号 |
|
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|
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S |
D |
データ |
TCP：TCPセグメント
（マスタリングTCP/IP P.193)
UDP：UDPデータグラム
（マスタリングTCP/IP P.195) |
| IP |
インターネット |
IP |
|
|
S |
D |
データ |
IP:IPデータグラム
（マスタリングTCP/IP P.158) |
| PPP |
ネットワーク
インタフェース |
ハードウエア
アドレス |
D |
S |
データ |
フレーム
（マスタリングTCP/IP P.89) |
試験の解答では、この単位名称を使い分けましょう。
☆☆☆
ヘッダアドレスの順番が普通はS→Dなのに対して、ネットワークインタフェースではD→Sの順番です。なぜ？
☆☆☆
ネットワークインタフェース層ではデータはブロードキャストで流れます。
送信先アドレス（D）が自分宛てでなければすぐに無視できるようにDが先になっています。
Sが先だとSアドレス分48ビットを読む時間が無駄になるのでD→Sの順番になっています。
☆☆☆
各層のアドレスの役割 ☆☆☆（マスタリングTCP/IP P.78)←00/8/6追加
| IPアドレス |
・・・ |
コンピュータ・ノードを識別する |
| TCPポート番号 |
・・・ |
コンピュータのプログラムを識別する。
よく使われるポート番号はデフォルトで設定されている
・・・ウエルノウンポート番号
（マスタリングTCP/IP P.173)←00/8/6追加
FTP：21、Telnet：23、SMTP：25、ドメイン（DNS）：53、
POP3：110、HTTP：80、NNTP：119
（マスタリングTCP/IP P.174) |
| ハードウエアアドレス |
・・・ |
LANボードに48ビットのアドレスが焼き付けられている。 |
（フレーム内に入るアドレスについて・・・練習問題）
今、社内LANからitacのHP（www.itac.gr.jp)に接続しました。
あなたがコンピュータになったとして、このアドレスに何を入れたらいいか考えてみてください。
フレーム
| HA |
IP |
ポート番号 |
|
| D① |
S② |
S③ |
D④ |
S⑤ |
D⑥ |
データ |
|
①：送信先のHA。この場合はルータのHAが入ります。
②：送信元のHA。自身のPCのNICに焼き付けられたHAが入ります。
③：送信元のIPアドレス。自身のPCのIPアドレスが入ります。
（【余談】Windowsでは
c:\>winipcfgでIPアドレスを知ることが出来ますよ)
図 c:\>winipcfg 実行結果
(修正しました。00/5/26）
④：送信先のIPアドレス。itac.gr.jpのIPアドレスが入ります。（DNSで調べて知る）
⑤：送信元のTCPポート番号。1025～の数字がRandomにその都度割り当てられます。
（この値については大阪テクニカルエンジニア（ネットワーク）-Aコース二回目に詳しくまとめています。）
⑥：送信先のTCPポート番号。ブラウザ閲覧なのでHTTP：80が入ります。（00/6/17）
☆☆☆
⑥を利用したセキュリティを高める方法 ☆☆☆
URLの一般的な書式は、 『スキーム://ユーザ名：パスワード@コンピュータ名：ポート番号//パス名』 で記述される。その中で、ユーザ名：パスワードは省略できる。
スキームは省略すると、自動的にhttpとして認識して送信される。
ポート番号は省略すると、自動的にスキームのウエルノウンポート番号（httpなら80番）
が代入されて送信される。 （日経ネットワーク5月号
P.61) 逆に、スキームに対するポート番号を変えて（httpのポート番号を8001にするなど）、
URLの中にポート番号を入れないと（http://www.itac.gr.jp:8001と入力しないと）
立ち上がらないようにして外部からの侵入を防ぎ、セキュリティを高めることが出来る。
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☆☆☆ 名前解決 ☆☆☆
フレーム内にアドレスを入れるに当たって、②、③、⑤、⑥はPC自身で知ることが出来ますが、
①のルータのHAと、④のitac.gr.jpは何らかの手段で調べなければなりません。
その作業のことをを名前解決と言います。
実社会でもし、相手の電話番号が分からなくて調べるにはどうしますか？
→① 電話帳を見る。
→②104に電話して聞く
の2つが一般的に考えられます。ネットワークでも同じような手段があります。
<<< IPアドレスの名前解決
>>>
①hostsファイルで検索する。
電話帳のように、IPアドレス<=>URLを対応付けるファイルを作成し管理しておきます。
これは昔の方法。電話帳だけでは世界中の人の電話番号が分からないのと同じで、
対応付けれるアドレスにも限度があります。
②DNS（Domain Name System）サーバを使う。
DNSサーバを設置して、そこに問い合わせてIPアドレスを知ります。
（カラクリについては次回以降に説明）
<<<
HA（ハードウエアアドレス）の名前解決 >>>
HAの場合は、IPアドレスと違い、電話番号に相当するHAがコロコロ変わるので、
（PCのNICを変えるごとに変わる）①、②の方法はやりにくいです。
HAの名前解決するための相手は電気的につながっているので、その都度、
「あなたは何番ですか？」
「何番だよ」
というやりとりで名前解決をして、送ります。
→この方法をARP（Address Resolution
Protocol）と言います。
|
（ARP・・・HAを問い合わせるプロトコル）
（マスタリングTCP/IP P.142)
←00/6/17
| ARPはHAを問い合わせるプロトコルです。
では、
（たとえばルータのHAを）どうやって聞いたらいいの？
「ルータのHAは何番ですか？」
（ルータは）どうやって答えたらいいの？
「・・・番ですよ」
ARPも通信ですので、当然フレームが流れます。
では、「ルータのHAは何番ですか？」のD,Sにはなにが入りますか？
D（送信先）にはブロードキャスト（全部のビットが1。FF・・・F）、S（送信元）には自身のHAが入ります。
受け取り側のルータはどうやって、自分宛てってことを認識するんでしょうか？
→データ内のIPアドレスを見て判断します。
その返答、「・・・番ですよ」のD,Sにはなにが入りますか？
Dは問い合わせたPCのHAが入ります（ユニキャストになります）。Sはルータ自身のHAが入ります。 |
（Sunifferのダンプ結果を利用したARPの机上演習）
| テクニカルエンジニア（ネットワーク）塾Aコース第1回演習問題
これはSnifferというプロトコルアナライザを,普通のHubの10BaseTポートに接続してLAN(Ethernet)内に
流れている実際の電文を採取(ダンプ)したものです。1行が1フレームを要約したものです。
このダンプリストを解析して以下の問題に解答してください。
| |
DeltaT |
Destination |
Source |
Summary |
| 1 |
|
Broadcast |
Green |
ARP C PA=[210.163.128.3] PRO=IP |
| 2 |
0.0006 |
Green |
NameSvr |
ARP R PA=[210.163.128.3] HA=08002006B501 PRO=IP |
| 3 |
0.0016 |
NameSvr |
Green |
DNS C ID=3 OP=QUERY NAME=sv.arkweb.co.jp |
| 4 |
0.0026 |
Green |
NameSvr |
DNS R ID=3 STAK=OK NAME=sv.arkweb.co.jp |
| 5 |
0.0088 |
Broadcast |
Green |
ARP C PA=[210.163.128.1]PRO=lP |
| 6 |
0.0010 |
Green |
Router |
ARP R PA=[210.163.128.1]HA=000093EO807B PRO=IP |
| 7 |
0.0016 |
Router |
Green |
TCP D=23 S=3133 SYN SEQ=9947492 LEN=O WIN=1024 |
| 8 |
0.1081 |
Green |
Router |
TCP D=3133 S=23 SYN ACK=9947493 SEQ=80448000 LEN=O WIN=4096 |
| 9 |
0.0032 |
Router |
Green |
TCP D=23 S=3133 SYN ACK=80448001 WIN=1024 |
| 10 |
2.1818 |
Green |
Router |
Telnet R PORT=3133 IAC Do Terminal Type |
| 11 |
0.0029 |
Router |
Green |
TCP D=23 S=3133 SYN ACK=80448004 WIN=1021 |
| 12 |
0.0027 |
Router |
Green |
Telnet C PORT=3133 IAC Will Terminal Type |
| 13 |
0.1134 |
Green |
Router |
Telnet R PORT=3133 IAC SB… |
| 14 |
0.0070 |
Router |
Green |
Telnet C PORT=3133 IAC SB… |
| 15 |
0.1912 |
Green |
Router |
Telnet R PORT=3133 IAC Will Echo |
| 16 |
0.0053 |
Router |
Green |
Telnet C PORT=3133 IAC Do Echo |
| 17 |
0.2566 |
Green |
Router |
Telnet R PORT=3133 login: |
| 18 |
0.0033 |
Router |
Green |
Telnet C PORT=3133 IAC Do Suppress go-ahead |
| 19 |
0.1113 |
Green |
Router |
Telnet R PORT=3133 IAC Don't Echo |
| 20 |
0.2591 |
Router |
Green |
TCP D=23 S=3133 SYN ACK=80448057 WIN=968 |
1.各フレーム(1～20)が何をしているのか,フレームごとに記述せよ。
2.このダンプリストから類推されるネットワーク構成は。
3.各装置の名前,各装置のIPアドレス,各装置のハードウェアアドレス(MACアドレス)。
4.Sniffer(プロトコルアナライザ)を,普通のHubからスイッチングHubの10Base-Tポートに
接続したらダンプを採取できなくなった。それはなぜか?
5.TCPにあって,UDPにない機能は?
6.ProxyARPを具体的に説明せよ。
7.RARPは,具体的にどんな時に使う?
8.1～20フレームの中でUDPを用いているフレームをすべてあげよ。
9.TCPコネクションが確立するのは第何フレームの後か?
10.第7,第8,第9フレームの3フレームを総称して何と呼ぶか?
11.BOOTPとARP/RARPの違いを述べよ。
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補足説明
| ・・・表中の単語について・・・ |
| 1,2,3 |
フレームの通し番号 |
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| DeltaT |
時間差 |
|
| Destination |
送信先 |
Sunifferの方でIPアドレスを変換してくれる。 |
| Source |
送信元 |
| Summary |
フレームの要約内容 |
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| フレーム中のC |
コマンド（命令） |
|
| フレーム中のR |
Response（応答） |
|
この問題について、今回はフレーム1～6について問1～3を解きます。
1.各フレーム(1～20)が何をしているのか,フレームごとに記述せよ。
①ARPでGreenは210.163.128.3のHAを問い合わせます。
②ARPでNamesvrはGreenに自分のHA『08002006B501』を返答します。
③DNSでGreenはNamesvrにsv.arkweb.co.jpのIPアドレスを問い合わせます。
④DNSでNamesvrはGreenにsv.arkweb.co.jpのIPアドレスを返答します。
⑤ARPでGreenは210.163.128.1のHAを問い合わせます。
⑥ARPでRouterはGreenに自分のHA『000093E0807B』を返答します。
☆☆☆内容 ☆☆☆
PC『Green』はsv.arkweb.co.jpと通信がしたいので、IPアドレスを知る必要がある。
そのためにDNSサーバに問い合わせたいが、DNSサーバのHAが分からない。
①、②でまず、DNSサーバのHAを知る。
③、④でsv.arkweb.co.jpのIPアドレスをDNSサーバに問い合わせて知る。
sv.arkweb.co.jpのIPアドレスは自分のネットワーク外だったので、ルータ経由でつながなければならないが、ルータのHAが分からない。
よって、⑤,⑥でルータのHAを調べている。
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2.このダンプリストから類推されるネットワーク構成は。
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Suniffer |
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｜ |
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|
|
| HUB |
・ |
--- |
---+--- |
--- |
---+--- |
--- |
-------+------- |
--- |
-----+----- |
--- |
・ |
|
|
|
｜ |
|
|
|
｜ |
|
｜ |
|
|
|
|
|
PC
『Green』 |
|
|
|
ルータ
『Router』 |
|
DNSサーバ
『Namesvr』 |
|
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|
|
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|
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|
|
↓ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sv.arkweb.co.jp |
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3.各装置の名前,各装置のIPアドレス,各装置のハードウェアアドレス(MACアドレス)。
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MACアドレス |
IPアドレス |
| Green |
不明 |
不明 |
| Namesvr |
08002006B501 |
210.163.128.3 |
| Router |
000093E0807B |
210.163.128.1 |
☆☆☆ ポイント ☆☆☆
・ARP（Broadcast）の到達する範囲
→同一コリジョンセグメント内（ルータの外には出ません）
・セキュリティ対策
このように、LANにアナライザをつなげば、パスワードなど機密情報も見ることが出来ます。
NetscapeNavigatorなどで、「送信してもよろしいでしょうか？」と確認してくるのはそのためです。
クレジットカードNO.など、重要な情報では、セキュアなhttpsなどを使って通信しています。
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