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3.5 ポイントツーポイント プロトコル PPP
ポイントツーポイント プロトコルは、現在最も広く使用されているポイントツーポイント データリンク層プロトコルです。
PPP プロトコルは、ポイントツーポイント リンク上でさまざまなプロトコル データを送信するための標準的な方法を提供します。これは主に次の 3 つのプロセス部分で構成されます。
- 各種プロトコルデータグラムのカプセル化方式（フレームへのカプセル化）。
- リンク コントロール プロトコル LCP は、データ リンク接続の確立、構成、テストに使用されます。
- ネットワーク制御プロトコル (NCP) のスイート。それぞれが異なるネットワーク層プロトコルをサポートします。
// 全て
PPP (Point-to-Point Protocol) はポイントツーポイント プロトコルで、通常、モデムやシリアル インターフェイスを介した相互接続など、コンピュータ間のシリアル接続を確立するために使用されます。PPP に関する重要な情報は次のとおりです。
説明: PPP は、2 つのノード間でデータを送信するために使用されるデータ リンク層プロトコルです。信頼性の高いバイト指向の伝送を提供し、TCP/IP、IPX/SPX などの複数のネットワーク層プロトコルをサポートします。
関数: PPP は 3 つの主要な機能を提供します。
接続の確立と終了: PPP を使用すると、デバイスが接続を動的に確立および解放できます。
データ リンク プロトコル (LCP): LCP は、接続の構成とパラメータのネゴシエーションと管理を担当します。
ネットワーク制御プロトコル (NCP): NCP は、IP アドレスの割り当て、圧縮および暗号化の構成など、上位層のネットワーク プロトコルを構成および管理するために使用されます。
特徴：
双方向通信をサポート: PPP は全二重通信機能を提供し、ノードが同時にデータを送信および受信できるようにします。
エラーの検出と訂正を提供します: PPP は CRC (巡回冗長検査) チェックサムを使用して、送信中のエラーを検出して訂正します。
認証をサポート: PPP は、セキュリティを確保するために接続 ID の認証をサポートしています。
スケーラビリティ: PPP は、さまざまな NCP プロトコルを通じてさまざまなネットワーク層プロトコルをサポートします。
アプリケーションシナリオ: PPP は、ダイヤルアップ インターネット接続の確立、LAN へのリモート アクセス、仮想プライベート ネットワーク (VPN) の構築などのシナリオでよく使用されます。
3.6 メディアアクセス制御
3.6.1 メディアアクセス制御の基本概念
共有チャネルで考慮すべき最も重要な問題の 1 つは、複数の送信局と受信局による共有伝送メディアの占有をどのように調整するか、つまりメディア アクセス コントロール MAC です。
技術の発展、スイッチング技術の成熟、コストの削減により、ポイントツーポイント リンクとリンク レイヤ スイッチを使用したより高性能なスイッチド LAN が有線分野の共有 LAN に完全に取って代わりましたが、ブロードキャストの影響により、本質的に、WLAN は依然として共有メディア テクノロジーを使用しています。
3.6.2 メディアアクセス制御 - 静的チャネル割り当て
チャネル多重化: 多重化は、通信テクノロジーの主要な概念です。多重化とは、1 本の物理回線を通じて複数のユーザーの信号を同時に送信することです。
ネットワーク内の伝送媒体の伝送容量が、複数の単一チャネルによって伝送されるトラフィックの合計より大きい場合、多重化技術を使用して 1 つの物理回線上に複数の通信チャネルを確立し、伝送媒体の帯域幅を最大限に活用できます。
一般的なチャネル多重化技術: 周波数分割多重化 FDM、時分割多重化 TDM、波長分割多重化 WDM、符号分割多重化 CDM。
コード分割多重 (CDM) はチャネルを共有するもう 1 つの方法です。実際、この技術は主に多元接続に使用されるため、多元接続 CDMA という用語の方が一般的に使用されます。
周波数分割多重や時分割多重とは異なり、符号分割多重では各ユーザーが同じ周波数帯域を使用して通信できます。
各ユーザーは特別に選択された異なるコードパターンを使用するため、ユーザー間の干渉は発生しません。
CDM はもともと軍事通信に使用されていました。その理由は、このシステムによって送信される新しい番号には強力な抗干渉能力があり、そのスペクトルはホワイト ノイズに似ており、敵に検出されにくいためです。
技術の進歩に伴い、CDMA 機器の価格と数量は大幅に下がり、現在では民間の移動通信で広く使用されています。
//TODO
3.6.3 ランダムアクセス - CSMA/CDプロトコル
CSMA/CD プロトコル: Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection Protocol
Multiple Access MA: 複数のステーションがバスに接続され、バスの使用を競合します。
キャリアセンス CS: 各ステーションはフレームを送信する前に、バス上にフレームを送信している他のステーションがあるかどうかを最初にチェックする必要があります (最初にリッスンしてから通話します)。
- このフレームは、バスが 96 ビット時間アイドル状態であることが検出された場合に送信されます。
- バスがビジーであることを検出すると、バスがアイドルになるまで検出を続けて 96 ビット待ち、その後このフレームを送信します。
衝突検出 CD: フレームを送信している各ステーションが送信中 (通話中およびリスニング中) に衝突を検出します。
- バス上で衝突が発生したら、すぐに送信を停止し、ランダムな時間後退してから再度送信します（衝突が発生したらすぐに会話を停止し、再び会話を開始する機会を待ちます）。
3.6.4 ランダム アクセス - CSMA/CA プロトコル
CSMA/CA (衝突回避機能付きキャリアセンス多重アクセス) は、共有メディア上で送信するために複数のデバイスを調整するためにワイヤレス ローカル エリア ネットワーク (WLAN) で一般的に使用されるランダム アクセス プロトコルです。CSMA/CA プロトコルに関する重要なポイントをいくつか示します。
説明: CSMA/CA プロトコルは、共有チャネル上のアクティビティを「リッスン」することで衝突を回避します。データ送信プロセスに送信する前にランダムな待機時間を導入して、衝突の確率を減らし、送信が成功する確率を高めます。
基本的：
リスニング (キャリアセンス): デバイスは、データを送信する前にチャネルがビジーかどうかを検出します。チャネルが別のデバイスによって占有されている場合は、チャネルが空くまで待ちます。
ランダム待機時間 (ランダム待機): チャネルがアイドル状態の場合、複数のデバイスが同時にデータの送信を開始することによって引き起こされる衝突を防ぐために、デバイスはランダム待機時間を導入します。
データの送信と確認 (衝突回避): デバイスがデータを送信した後、受信側は確認メッセージを返します。衝突が発生した場合、送信者はバックオフ アルゴリズムに従って待機時間を再選択し、再度送信を試みます。
アドバンテージ：
衝突回避: ランダムな待ち時間の導入により、CSMA/CA は衝突の可能性を減らし、伝送効率の向上に役立ちます。
公平性: CSMA/CA では、複数のデバイスが特定のルールに従ってチャネルを共有し、特定のデバイスが帯域幅リソースを独占するのを防ぎます。
欠点:
遅延: 待ち時間の導入により、CSMA/CA では一定の送信遅延が発生します。特にチャネルが混雑している場合、遅延はさらに大きくなる可能性があります。
