コンピュータネットワークに関する注意事項 - ネットワーク層

ネットワーク層

4.1 ネットワーク層の機能

4.1.1 異種ネットワーク相互接続

世界には何百万ものネットワークが存在しますが、これらのネットワークには統一された標準がないため、それらを相互接続することは非常に困難です。ユーザーのニーズは多様であり、単一のネットワークがすべてのユーザーに適応することは不可能であるため、全員が同じネットワークを使用することも不可能です。ネットワークを同一にすることはできませんが、ルータに接続されているネットワークをプロトコルに準拠させることで、相互接続されたネットワークを仮想的なインターネット ネットワークとみなすことができます。

仮想インターネットワークは論理インターネットワークでもあります。つまり、相互接続されたさまざまな物理ネットワークの異質性はもともと客観的に存在しますが、プロトコルを使用して、これらの性能の異なるネットワークをユーザーにとって統一されたネットワークのように見せることができます。。

4種類の中継システム（ネットワーク間を繋ぐ中継機器）

• 物理層中継システム: リピーターまたはハブ。
• データリンク層の中継システム: ブリッジまたはスイッチ。
• ネットワーク層中継システム：ルーター。
• ネットワーク層の上の中継システム: ゲートウェイ。

中継システムがリピータやブリッジである場合、それはネットワークを拡張するだけであり、依然としてネットワークであるため、一般にネットワーク相互接続とは呼ばれません。インターネットとは、ルーターによって相互接続されたネットワークを指します。

仮想インターネットを使用する利点:インターネット上のホストが通信するとき、相互接続の特定のネットワークの異種混合の詳細は表示されずに、あたかも同じネットワーク上で通信しているように見えます。(タイムアウト制御、ルーティングプロトコルなど)

4.1.2 ルーティングと転送

• ルーティング: ルーティング アルゴリズムに基づいて、受信パケットをどの出力ルートに送信するかを決定します。もしデータグラムがサブネット内で使用されている場合は、受信パケットごとにパスを再選択する必要があります。。もし仮想回線がサブネット内で使用されている場合、ルーティング パスは新しい仮想回線を作成するときにのみ決定する必要があります。。

• パケット転送: ルーターは、転送テーブルに従って、ユーザーの IP データグラムを適切なポートから転送します。

  • ルーティング テーブルはルーティング アルゴリズムに基づいて派生され、転送テーブルはルーティング テーブルから派生されます。転送テーブルの構造は検索プロセスを最適化する必要があり、ルーティング テーブルはネットワーク トポロジの変更の計算を最適化する必要があります。

  • ルーティング テーブルは宛先ネットワークにネクスト ホップ ルータの IP アドレスのみを与え、次に次のルータのルーティング テーブルにネクスト ホップ ルータの IP アドレスを与え、最終的に宛先ネットワークに直接到達できます。動的なルーティングを実現します。

4.1.3 SND の基本概念

SDN は、動的かつ柔軟な管理をサポートする新しいネットワーク アーキテクチャであり、高帯域幅の動的なネットワークを実現するための理想的なアーキテクチャです。

主な特徴

• ネットワークプログラマブル

  SDN は、ユーザーに共通 API の完全なセットを提供し、ユーザーがコントローラー上でプログラムしてネットワークを構成、制御、管理できるようにします。

• コントロールプレーンとデータプレーンの分離

  コントロール プレーンとデータ プレーンは相互依存しなくなりました。これらは独立してアーキテクチャの進化を完了することができ、通信には統合されたオープン インターフェイスに従うだけで済みます。これは、ネットワークがよりプログラマブルな機能を獲得するためのアーキテクチャ基盤です。

• 論理的に集中管理

  これは主に、分散ネットワークの集中および統合管理を指します。SDN アーキテクチャでは、コントローラーはすべてのネットワーク ステータス情報の収集と管理を担当します。論理集中制御は、ネットワーク機能を定義するためのソフトウェア プログラミングのアーキテクチャ基盤を提供し、自動ネットワーク管理の可能性も提供します。

SDNネットワークアーキテクチャ

• SDNネットワークアプリケーション：対応するネットワーク機能アプリケーションを実装します。
• ノースバウンド インターフェイス: ノースバウンド インターフェイスは、SDN アプリケーションに共通のオープン プログラミング インターフェイスを提供します。
• SDN コントローラー: SDN コントローラーは、ネットワーク オペレーティング システムとも呼ばれます。コントローラーは、ノースバウンド インターフェイスを通じて上位層のネットワーク アプリケーションにさまざまなレベルのプログラマビリティ機能を提供するだけでなく、サウスバウンド インターフェイスを通じて SDN データ プレーンを均一に構成、管理、制御する必要があります。
• サウスバウンド インターフェイス: SDN コントローラーとデータ プレーン間のオープン インターフェイス。SDN コントローラーは、サウスバウンド インターフェイスを通じてデータ プレーンをプログラムで制御し、データ プレーンの転送などのネットワーク動作を実装します。
• SDN データ プレーン: SDN データ プレーンは、ソフトウェア実装とハードウェア実装に基づくデータ プレーン デバイスです。
  

4.1.4 輻輳制御

コンピュータ ネットワーク (交通ネットワークなど) のサブネットまたはサブネットの一部にパケット (車両) が多すぎると、ネットワークのパフォーマンスが低下し始め、これが輻輳と呼ばれる状態になります。

輻輳制御は、次の 2 つの大きなカテゴリに分類できます。

• オープンループ制御: ネットワーク システムを設計する際、混雑に関連するさまざまな要因を事前に考慮し、システムの動作中に混雑を回避するよう努める必要があります。。システム全体が稼働したら、途中で変更を加える必要はありません。開ループ制御手段には、新しいトラフィックをいつ受信できるかを決定すること、いつどのパケットをドロップできるかを決定すること、どのようなスケジューリング決定を決定するかなどが含まれる場合がある。これらすべての方法に共通するのは、意思決定を行う際に、現在のネットワークの状態は考慮されません。

• 閉ループ制御:混雑の発生に関するさまざまな要因を事前に考慮せずに、監視システムを使用して監視し、渋滞が発生している場所を瞬時に検出し（道路上のカメラと同じように、渋滞を見つけたら交通警察を派遣して解決させます）、渋滞情報を適切な場所に送信してシステムの動作を調整し、問題を修正します。。主な対策には、混雑の検出、混雑の報告、対策の調整が含まれます。

  適切な輻輳制御を使用すると、ネットワークは輻輳やデッドロックが発生しにくくなりますが、その代償として、提供される負荷が小さい場合、輻輳制御を使用した場合のスループットは、輻輳制御を使用しない場合よりも小さくなります。

4.2 ルーティングアルゴリズム

4.2.1 静的ルーティングと動的ルーティング

静的ルーティングはシンプルでオーバーヘッドが低いという特徴がありますが、ネットワーク状態の変化にタイムリーに適応することができません。非常に小規模なネットワークの場合は、静的ルーティングを使用して各ルートを手動で構成できます。

動的ルーティングの特徴は、ネットワーク状態の変化によりよく適応できることですが、実装はより複雑でコストがかかります。したがって、動的ルーティングは、より複雑なネットワークに適しています。

4.2.2 距離ベクトルルーティングアルゴリズム

すべてのノードは、ルーティング テーブル全体を定期的に送信します。直接隣接するすべてのノード。このルーティング テーブルには、各パスの宛先 (他のノード) とパスのコスト (距離) が含まれています。

使用"ホップ数「距離の代償として

このルーティング アルゴリズムでは、ルーティングの有効性と一貫性を確保するために、すべてのノードが距離ベクトル交換に参加する必要があります。

ルーティング テーブルを更新する場合:

• このノードのルーティングテーブルに存在しない新しい経路が広告されるため、自ノードはこの新しい経路を追加します。
• ルーティング情報を送信するノードを経由して、現在使用されているルートよりも短い宛先へのルートが存在します (たとえば、RIP のホップ数は小さい）。この場合、ルーティング テーブル内のその宛先への既存のルートは、ルーティング情報を送信したノードを経由する新しいルートに置き換えられます。

4.2.3 リンクステートルーティングアルゴリズム

リンク ステート ルーティング アルゴリズムでは、アルゴリズムに参加する各ノードが完全なネットワーク トポロジ情報を持っている必要があります。

• すべての隣接ノードのステータスをプロアクティブにテストします。リンクを共有する 2 つのノードは隣接ノードであり、同じリンクに接続されています。
• リンク ステータスを他のすべてのノード (またはルーティング ノード) に定期的に伝達します。

リンクステートルーティングでは、ノードはすべての直接リンクのステータスをチェックし、その結果のステータス情報を直接接続されているノードだけでなく、ネットワーク上の他のすべてのノードに送信します。。このようにして、各ノードは、ダイレクト リンクのステータスを含むルーティング情報をネットワークから受信します。

リンク ステータス メッセージが到着するたびに、ルーティング ノードはこのステータス情報を使用してネットワーク トポロジとステータス「ビュー マップ」を更新します。リンク ステータスが変化すると、ノードは Dkstra 最短パス アルゴリズムを使用して、更新されたネットワーク グラフ上のルートを再計算します。単一ノードから開始して、すべての宛先ノードへの最短パスを計算します。。

3つの大きな特徴

• この自律システム内のすべてのルーターに情報を送信します (セクション 4.2.4 を参照)。ここで使用される方法は、洪水方式、今すぐルーターはすべての出力ポートを介してすべての隣接ルーターに情報を送信し、各隣接ルーターはすべての隣接ルーターに情報を送信します (ただし、情報を送信したばかりのルーターには送信されません)。。
• 送信される情報は、このルータに隣接するすべてのルータのリンク ステータスです。, しかし、これはルーターが知っている情報の一部にすぎません。いわゆる「リンク ステータス」とは、このルータがどのルータに隣接しているか、およびリンクの「メトリック」を指します。OSPF アルゴリズムの場合、リンクステータスの「メトリック」は、主にコスト、距離、遅延、帯域幅などを表すために使用されます。。
• リンクのステータスが変化した場合にのみ、ルータはフラッディング方式を使用してすべてのルータに情報を送信します。

4.2.4 階層型ルーティング

インターネットではなぜ階層型ルーティング プロトコルが使用されるのでしょうか?

1. 時間が経つにつれて、インターネットの規模は拡大し、現在では何百万ものルーターが相互接続されています。すべてのルーターがすべてのネットワークに到達する方法を知っていた場合、ルーティング テーブルは非常に大きくなり、処理に時間がかかることになります。、そしてこれらすべてのルーターがルーティング情報を交換するために必要な帯域幅は、インターネットの通信リンクを飽和させてしまいます。。
2. 多くのユニットは、ユニットのネットワークのレイアウトの詳細や部門で使用されているルーティング プロトコル (これは部門の内部問題です) を外部に知られることを望んでいませんが、同時にインターネットへの接続も望んでいます。 。

これらの理由により、インターネットは、インターネットを多数のローカル エリア ネットワークを含む多数の小さな自律システムに分割します。。各自律システムは、システム内でどのルーティング プロトコルを使用するかを個別に決定する権利を持ちます。

2 つの自律システムが通信する必要があり、2 つの自律システム内で使用されるルーティング プロトコルが異なる場合、どのように通信するのでしょうか?

インターネットでは、ルーティング プロトコルが次の 2 つの大きなカテゴリに分類されます。

• 自律システム内で使用されるルーティング プロトコルは、インテリア ゲートウェイ プロトコル (IGP) と呼ばれます。、特定のプロトコルには RIP と OSPF が含まれます。
• 自律システム間で使用されるルーティング プロトコルは、 Exterior Gateway Protocol (EGP) と呼ばれます。は、主に異なる自律システム内のルータ間でルーティング情報を交換し、異なる自律システム間のパケットの最適なパスを選択する役割を果たします。具体的なプロトコルは BGP です。

自律システム内のルーティングは、ドメイン内ルーティングと呼ばれます。同様に、自律システム間のルーティングは、ドメイン間ルーティングと呼ばれます。

非常に大規模なネットワークの場合、OSPF プロトコルは、自律システムをエリアと呼ばれるいくつかの小さなエリアに分割します。。

自律システムのパーティショニングの利点:

• リンク ステータス情報を交換するフラッディング方式の使用を自律システム全体ではなく各エリアに制限します。ネットワーク全体のトラフィックの削減。
• エリア内のルーターは、そのエリアの完全なネットワーク トポロジのみを認識し、他のエリアのネットワーク トポロジを認識しません。

各エリアが自分のエリア外のエリアと通信できるようにするため

OSPF が使用する階層的ゾーニング。存在する上部の領域は骨領域と呼ばれます、地域に基づいて識別子は 0.0.0.0 として指定されます。。バックボーンエリア下位レベルの他のエリアを接続するために使用されます。。その他の地域の情報は以下から提供されます。エリアボーダールーター一般化します。あらゆる地域少なくともエリア境界ルーターがあるはずです。バックボーン エリア内のルーターはバックボーン ルーターと呼ばれますが、バックボーン ルーターはエリア境界ルーターになることもあります。また、バックボーン エリアには、自律システムの外部にある他の自律システムとのルーティング情報の交換専用のルータがあり、このようなルータは自律システム ボーダー ルータと呼ばれます。。

エリアを階層的に分割する方法により、交換される情報の種類が増加し、OSPF プロトコルもより複雑になります。しかしこの方式により、各エリア内で経路情報を交換する通信量を大幅に削減できるため、大規模な自律システムでのOSPFプロトコルの利用が可能になります。。

4.3 IPv4

4.3.1 IPv4 のグループ化

• 4ビットを占め、IPデータグラムがIPv4版かIPv6版かを意味し、通信する相手のバージョンが一致している必要があります。
• ヘッダー長: 4 ビットを占有します。IP データグラムのヘッダーは実際には 60B です (ただし、40B は基本的に使用されません。試験中、IP データグラムのヘッダーは 20B だと思っていました)。それはまったく正しいです。 IP データグラム ヘッダーは 4B の倍数であるため、6B は 15 マーク (マークあたり 4 ビット) のみを使用して表現できます。たとえば、0001 は 4B を表し、0010 は 8B を表し、...、1111 は 60B を表します。
• 差別化されたサービス: 1B を占める。
• 全長：2B、前編の基本長さと混ぜないでください、こちら基本単位の長さは 4B ではなく 1B になりました、全長にはヘッダー部分とデータ部分が含まれます。
• 識別: 2B を占め、IP データグラムの識別を生成するために使用されるカウンターです。
• フラグ: 3 桁を占めますが、現在意味があるのは最初の 2 桁、つまり MF と DF だけです。
  • MF の役割はデータグラムをマージすることです。
  • DF の機能は、データグラムの断片化が許可されているかどうかを識別することです。通常、DF=1 は断片化が許可されていないことを意味し、DF=0 は断片化が許可されていることを意味します。
• チップ オフセット: 13 ビットを占有し、チップ オフセットは 8B の整数倍です。

データグラムをフラグメントに分割した後、受信側はデータグラムをどのようにマージしますか?

初め受信側が受信するデータグラムは、元のデータグラムのフラグメントである必要があります(この場合、識別子が必要です。元の各データグラムは、各フラグメントのヘッダーに識別子を記入できます。) ただし、それが最後のフラグメントであり、受信側がそれが最後のフラグメントであることを認識していない場合は、待ち続けます。デッドロックを打破するには、フラグ ビット MF、フィルムが最後のフィルムかどうかをマークします。。ここで、最後のフラグメントが受信されたと仮定しますが、すべてのフラグメントをマージするにはどうすればよいでしょうか?これにはフラグメント オフセットが必要です。小さい写真から大きい写真まで、オフセットに従って写真を結合するだけです。結合プロセス中に、最初の 20B を必ず削除してください。。

• 生存時間: 8 ビット データグラムがネットワーク内を循環し続けると、ネットワーク リソースが無駄になるため、生存時間 (Tme ToLiveTTL) を設定する必要があります。つまり、ネットワーク内でデータグラムが通過できるルーターの最大数です。。
• プロトコル: 8 ビットを占有し、受信側がデータグラムを受信すると、処理のためにトランスポート層の何らかのプロトコルに渡される必要があります。トランスポート層の TCP に渡すか、トランスポート層の UDP に渡すかにかかわらず、このフラグを与える必要があります。。
• ヘッダー チェックサム: 16 ビット。データ部分ではなく、データグラムのヘッダーのみをチェックすることを忘れないでください。
• 送信元アドレス: 送信ホストの IP アドレス。
• 宛先アドレス: 受信ホストの IP アドレス。

関連する概要:

• 長さを表す 3 つのマーカー
  • ヘッダ長 - 4B
  • 全長——1B
  • チップオフセット - 8B
• デフォルトルートの「default」という単語はルーティングテーブルには表示されず、「デフォルト」は0.0.0.0として記録されますが、ここではデフォルトの宛先アドレスとして 0.0.0.0 のみが使用されますが、これは宛先アドレスではありません。0.0.0.0 を宛先アドレスとして使用することはできません。。
• ネクストホップルーターの IP アドレスを取得した後、送信するデータグラムにアドレスを直接入力するのではなく、IP アドレスが MAC アドレスに変換され (ARP を介して、セクション 4.3.6 を参照)、MAC アドレスに配置されます。 header. を検索し、この MAC アドレスに基づいてネクスト ホップ ルーターを見つけます。
• MAC アドレスはデータリンク層と物理層で使用されるアドレスであり、ルーターを見つけるには MAC アドレスを使用する必要があります。。
• 異なるネットワークで送信する場合、MAC ヘッダーの送信元アドレスと宛先アドレスが変わりますが、ブリッジはフレームを転送するときに送信元アドレスを変更しませんので、区別に注意してください。
• 仮想パケット = IP データグラム

4.3.2 IPv4アドレス

IPv4アドレスの分類

インターネット全体を単一の抽象的なネットワークと考えてください。IP アドレスは、インターネットに接続されている各ホスト (またはルーター) に世界中で一意の32 ビットの識別子を割り当てることです。

IP アドレスは一般に、クラス A アドレス、クラス B アドレス、クラス C アドレス、クラス D アドレス、およびクラス E アドレスに分類されます。

• クラス A アドレス:

クラス A アドレスのネットワーク番号は最初の 8 桁で、最初の 1 桁は 0 として指定されます。ネットワークアドレスをすべて 0 で指定した IP アドレスは、「このネットワーク」を意味する予約アドレスです。。

続く3Bはホスト番号です。ホスト番号はすべて 0 でネットワークを示します、ホストの IP アドレスが 12.0.0.1 の場合、ホストのネットワーク アドレスは 12.0.0.0 です。すべて 1 のホスト番号はブロードキャスト アドレスを表します、12.25.255.255 など。それで正当なホスト アドレスは、12.0.0.0 ～ 12.255.255.255 など、ネットワーク アドレスとブロードキャスト アドレスの間のアドレスです。

割り当て可能なネットワークの数:2 ⁷ -2( 2 は、すべて 0、すべて 1 を意味します)

ネットワーク上のホストの最大数: 2 ²⁴ -2

• クラス B アドレス:

  クラス B アドレスのネットワーク番号は最初の 16 桁であり、最初の 2 桁は 10 に設定されますなぜなら、次の 14 ビットがどのように設定されていても、全て0にするのは不可能したがって、クラス B アドレスには、ネットワークの総数が 2 つ減るという問題はありません。

  割り当て可能なネットワークの数:2 ¹⁴ -1( 10000000.00000000.00000000.00000000 (128.0.0.0) は割り当てられておらず、割り当て可能な最小ネットワーク アドレスは 10000000.00000001.00000000.00000000(128.1.0.0 )です。

  ネットワーク上のホストの最大数: 2 ¹⁶ -2

• クラス C アドレス:

  クラス C アドレスのネットワーク番号は最初の 24 桁であり、最初の 3 桁は 110 に設定されます次の 21 ビットがどのように設定されても、全て0にするのは不可能したがって、クラス C アドレスには、ネットワークの総数が 2 つ減るという問題はありません。

  割り当て可能なネットワークの数:2 ²¹ -1( 11000000.00000000.00000000.00000000 (192.0.0.0) は割り当てられておらず、割り当て可能な最小ネットワーク アドレスは 11000000.00000000.00000001.00000000 (192.0.1.0) です)

  ネットワーク上のホストの最大数: 2 ⁸ -2

6 つの特別なアドレス

• ダイレクトブロードキャストアドレス：クラスA、B、Cアドレスのうち、ホスト番号がすべて1のアドレスをダイレクトブロードキャストアドレスと呼びます。ルーターはこのタイプのアドレスを使用して、特定のネットワーク上のすべてのホストにパケットを送信し、すべてのホストがこのタイプの宛先アドレスを持つパケットを受信します。

  • ルーターはこのタイプのアドレスを使用して、特定のネットワーク上のすべてのホストにパケットを送信し、すべてのホストがこのタイプの宛先アドレスを持つパケットを受信します。

  • このアドレスは、IP パケットの宛先アドレスとしてのみ使用できます。

  • このアドレスにより、クラス A、B、および C アドレスの各ネットワークで使用できるホストの数も減ります。

• 制限されたブロードキャスト アドレス: IP アドレスは 255.255.255.255 です。このアドレスは、現在のネットワーク (インターネット全体ではありません。複数選択の質問に注意してください!) 上のブロードキャスト アドレスを定義するために使用されます。

  • ホストが他のすべてのホストにメッセージを送信したい場合、そのようなアドレスをグループ内の宛先アドレスとして使用できますが、ルーターはこのタイプのアドレスをブロックして、そのようなブロードキャストがローカル LAN に限定されるようにします。。なお、このアドレスはクラス E アドレスに属します。

• このネットワーク上のこのホスト: IP アドレスは 0.0.0.0 で、このネットワーク上のホストを示します。

  • これは、ホストがプログラムを実行しているが、自身の IP アドレスを知らない場合に発生します。ホストは、自身の IP アドレスを検出するために、ブート サーバーに IP パケットを送信し、そのアドレスをソース アドレスとして使用し、255.255 を使用します。宛先アドレスとして .255.255 を指定します。また、このアドレスは常にクラス A アドレスです、ネットワークのカテゴリに関係なく、このすべて 0 のアドレスにより、クラス A アドレス ネットワークの数が 1 つ減ります。

• このネットワーク上の特定のホスト:ネットワーク番号がすべて 0 の IP アドレスは、このネットワーク上の特定のホストを表します。

  • ホストが同じネットワーク上の他のホストにメッセージを送信するときに使用されます。パケットがルーターによってブロックされているため、これはグループをローカルネットワークに制限する方法。ネットワークの種類に関係なく、これは実際にはクラス A アドレスであることにも注意してください。

• ループバック アドレス: 最初のバイトが 127 に等しい IP アドレスがループバック アドレスとして使用されます。

  • このアドレスは、マシンのソフトウェアをテストするために使用されます。このアドレスを使用すると、パケットはマシンから送信されず、単にプロトコル ソフトウェアに返されるため、このアドレスを IP ソフトウェアのテストに使用できます。この種類のアドレスは IP グループにあります宛先アドレスと送信元アドレスの両方として使用可能。実際、これはクラス A アドレスでもあり、ループバック アドレスによってクラス A アドレス内のネットワークの数も 1 つ減ります。

IP アドレスの重要な特徴:

• IPアドレスというのは、階層的アドレス構造。
  • IPアドレス管理機関がIPアドレスを割り当てる場合ネットワーク番号のみが割り当てられ、残りのホスト番号はネットワーク番号を取得したユニットが割り当てます。。これにより、IP アドレスの管理が容易になります。
  • ルーターは、(宛先ホスト番号を考慮せずに) 宛先ホストが接続されているネットワーク番号に基づいてのみパケットを転送するため、ルーティング テーブルの項目数が大幅に削減され、ルーティング テーブルが占有する記憶領域が削減されます。
• 実際、IP アドレスはホスト (またはルーター) とリンクのインターフェイスを識別します。ホストが 2 つのネットワークに同時に接続されている場合、ホストは同時に 2 つの対応する IP アドレスを持っている必要があり、そのネットワーク番号 (net-id) は異なっていなければなりません。。このタイプのホストはマルチインターフェイス ホストと呼ばれます。
• リピータやブリッジで接続された複数の LAN は 1 つのネットワークであるため、これらの LAN はすべて同じネットワーク番号を持ちます。
• ネットワーク番号が割り当てられたすべてのネットワークは、小規模なローカル エリア ネットワークであっても、地理的に広いエリアをカバーするワイド エリア ネットワークであっても、同じです。

4.3.3 NAT

実際、組織によってはインターネットに接続する必要がなく、内部ホストと通信するだけで十分な場合もありますが、このままグローバル IP アドレスに基づいて割り当てられると、IP アドレスが大幅に無駄になってしまいます。

インターネットにはプライベートアドレスが指定されています。

• 10.0.0.0～10.255.255.255（クラスAネットワークに相当）。
• 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255 (16 の連続したクラス B ネットワークに相当)。
• 192.168.0.0～192.168.255.255 (256 の連続したクラス C ネットワークに相当)

専用の IP アドレスを使用するこの種のインターネットは、プライベート インターネットまたはローカル インターネット、または単にプライベート ネットワークと呼ばれます。専用 IP アドレスは再利用可能アドレスとも呼ばれます。

プライベート ネットワーク上のホストがインターネット上のホストと通信したい場合はどうすればよいですか?

NATはプライベート ネットワーク内で使用されるローカル IP アドレスを有効な外部グローバル IP アドレスに変換し、プライベート ネットワーク全体がインターネットに接続するために必要なグローバル IP アドレスが 1 つだけになるようにします。。

NAT テクノロジーを使用するには、プライベート ネットワークをインターネットに接続するルーターに NAT ソフトウェアをインストールする必要があります。NAT ソフトウェアがインストールされたルーターは NAT ルーターと呼ばれ、少なくとも 1 つの有効な外部グローバル IP アドレスを持ちます。。しかし、NAT は IP アドレスの数を増加させないため、IP アドレスの枯渇の問題を根本的に解決することはできません。そしてアドレス枯渇問題の本当の解決策は IPv6 です。

重要なポイント:プライベート ネットワークのホストはサーバーとして機能することはできず、インターネットのホストから直接アクセスすることはできません。つまり、プライベート ネットワークのホストが最初に通信を開始する必要があります。言い換えれば、プライベート ネットワーク上のホストがインターネット上のホストに接続しない場合、インターネット上のホストはプライベート ネットワーク上のホストに接続することは絶対にありません。。

4.3.4 サブネット化とサブネットマスキング

サブネット化

2 レベルの IP アドレス (ネットワーク番号 + ホスト番号) は合理的に設計されていません。

• IP アドレス空間の使用率が非常に低い場合があります。たとえば、ホスト数が 200 台しかない企業にクラス A ネットワークが割り当てられている場合、IP アドレスの使用率が非常に低いことは明らかです。
• 各物理ネットワークにネットワーク番号を割り当てると、ルーティング テーブルが大きくなりすぎ、ネットワークのパフォーマンスが低下する可能性があります。
• 2 レベルの IP アドレスでは十分な柔軟性がありません。

賢い人間は「サブネット番号フィールド」を思いつきました、2 レベルの IP アドレスを 3 レベルの IP アドレスに変換する、この実践はサブネット化と呼ばれます。サブネット化は組織内の内部問題であり、外部からはユニットは依然としてサブネットのないネットワークとして見えます。。

サブネット分割の基本的な考え方:ホスト番号からサブネット番号として多数のビットが借用され、それに応じてホスト番号も多数のビットだけ減りますが、ネットワーク番号は変更されません。。

IP アドレス::=(<ネットワーク番号>, <サブネット番号>, <ホスト番号>}

他のネットワークから本機のホストに送信された IP パケットは、その IP パケットの宛先ネットワーク番号に基づいて、本機のネットワークに接続されているルーターを検索し、IP パケットを受信した後、宛先に従って検索します。ネットワーク番号とサブネット: ネットワーク番号によって宛先サブネットが検索され、最終的に IP パケットが宛先ホストに直接配信されます。

サブネットマスク

サブネットが分割されているかどうかはわかりませんが、クラス A、クラス B、クラス C のネットワークがサブネット分割されているかどうかをホストやルータに知らせたい場合は、サブネット マスクが必要です。

サブネット マスクは、IP アドレスに対応する 32 ビットのバイナリ文字列で、1 と 0 の文字列で構成されます。1はIPアドレスのネットワーク番号とサブネット番号に対応します。、0はホスト番号に対応します。1 と 1 の AND 演算が行われるため、結果は 1:1 と 0 の AND 演算が行われ、結果は 0 になります。それで1 の文字列を使用してネットワーク番号とサブネット番号の AND を計算し、ネットワーク番号を取得します。。

現在のインターネット標準では、次のように規定されています。すべてのネットワークにはサブネット マスクが必要です。ネットワークがサブネットに分割されていない場合は、デフォルトのサブネット マスクが使用されます。

• クラス A - 255.0.0.0
• クラス B - 255.255.0.0
• クラス C - 255.255.255.0

ネットワークがサブネットに分割されているかどうかに関係なく、サブネットマスクと IP アドレスをビットごとに AND 演算すれば、すぐにネットワーク アドレスが取得されます。

サブネット マスクを使用した後、ルーティング テーブルの各行に含まれる主な内容は次のとおりです。宛先ネットワークアドレス、サブネットマスク、ネクストホップアドレス。

このときのルーターのアルゴリズムは次のとおりです。

• 受信したパケットヘッダから宛先IPアドレスDを抽出します。
• まず直接配信かどうかを判断し、ルータに直接隣接するネットワークのサブネットマスクをDとビットごとにANDし、対応するネットワークアドレスと一致するかどうかを確認します。一致する場合はグループが直接配信され、一致しない場合は間接的に配信されます。
• ルーティング テーブルに宛先アドレス D を持つ特定のホストへのルートがある場合、パケットは指定されたネクストホップ ルーターに送信されます。そうでない場合は、次のステップが実行されます。
• サブネット マスクと D は、ルーティング テーブルの各行に対してビットごとに AND 演算されます。結果が行の宛先ネットワーク アドレスと一致する場合、パケットは行で指定されたネクストホップ ルーターに送信され、一致しない場合は次のステップに進みます。
• ルーティング テーブルにデフォルト ルートがある場合、パケットはルーティング テーブルで指定されているデフォルト ルーターに送信されます。それ以外の場合は、次のステップに進みます。
• パケット転送エラーを報告します。

4.3.5 CIDR

サブネットを分割すると、インターネットの開発で遭遇する困難がある程度軽減されます。しかし、1992 年時点でも、インターネットはできるだけ早く解決しなければならない 3 つの問題に直面していました。

• クラス B アドレスのほぼ半分が 1992 年に割り当てられました (すべてが 1994 年 3 月に割り当てられる予定です)。
• インターネットのルーティング テーブルのエントリの数は、劇的に増加しました (数千から数万へ)。
• IPv4 アドレス空間全体は、最終的には使い果たされてしまいます。

クラスレス アドレッシング (CIDR) は、IP アドレス枯渇の問題を解決するために提案された対策です。

• CIDRクラス A、クラス B、クラス C のアドレスとサブネット化という従来の概念を排除します。これにより、IPv4 アドレス空間がより効率的に割り当てられます。CIDRさまざまな長さの「ネットワーク プレフィックス」を使用して、機密アドレスのネットワーク番号とサブネット番号を置き換えます。。

  IP アドレス::=(<ネットワーク プレフィックス>,<ホスト番号>}

  ネットワーク プレフィックスを区別するために、通常は ==「スラッシュ表記」(CIDR 表記とも呼ばれます)、つまりIP アドレス/ネットワーク プレフィックスが占める桁数== が使用されます。

  たとえば、128.14.32.0/20 で表されるアドレス ブロックには、合計 212 個の^アドレスがあります(スラッシュの後の 20 はネットワーク プレフィックスの桁数であるため、このアドレスのホスト番号は 12 桁になります)。アドレスブロックの開始アドレスを示す必要がない場合、このようなアドレスブロックを略して「/20アドレスブロック」と呼ぶこともある。計算できるのは、128.14.32.0/20 アドレス ブロックの最小アドレスは 128.14.32.0、128.14.32.0/20 アドレス ブロックの最大アドレスは 128.14.7.255 (128.14.0010 1111.11111111、下線はネットワーク プレフィックス)、すべて「0」およびすべて「1」のホスト番号アドレスは通常使用されません。

• 同じネットワーク プレフィックスを持つ連続した IP アドレスは、「CIDR アドレス ブロック」として形成されます。1 つの CIDR アドレス ブロックは、多くのアドレスを表すことができます。このアドレスの集合は、よく「CIDR アドレス ブロック」と呼ばれます。ルート集約 (スーパーネットの形成とも呼ばれます)。

  これにより、ルーティング テーブル内の 1 つの項目で、元の従来の分類されたアドレスの多くのルートを表すことができるため、ルーティング テーブルが短縮され、ルーター間の選択情報の交換が減り、ネットワーク パフォーマンスが向上します。

CIDRを使用する場合、ルーティング テーブルの各エントリは、ネットワーク プレフィックスとネクストホップ アドレスで構成されます。。このため、ルーティング テーブルを検索すると、複数の一致結果が得られる場合があります。ネットワーク プレフィックスが長いほどアドレス ブロックが小さくなり、ルートがより具体的になるため、マッチング結果から最も長いネットワーク プレフィックスを持つルートを選択する必要があります。。最長プレフィックス マッチングの原則は、最長一致または最適一致とも呼ばれます。

4.3.6 ARP

IP アドレスはネットワーク層でパケットを転送するために使用されますが、MAC アドレスは最終的に実際のネットワーク内のリンク上でデータ フレームを送信するために使用されるため、宛先の IP アドレスを知っていても役に立ちません。方法があるとしたらIPアドレスを物理アドレスに直接変換する素晴らしいですね、ARP はこの問題を解決するために生まれました。

各ホストには ARP キャッシュがあり、LAN上のホストおよびルーターのIPアドレスからハードウェアアドレスへのマッピングテーブル、ARP の責任は、このテーブルを動的に維持することです。。

ARP は、同じ LAN 上のホストまたはルーターの IP アドレスとハードウェア アドレス間のマッピングの問題を解決します。。探しているホストと送信元ホストが同じ LAN 上にない場合は、ARP を使用してローカル エリア ネットワーク上のルーターのハードウェア アドレスを検索し、パケットをルーターに送信して、ルーターがパケットを次のルーターのネットワークに転送し、残りの処理は次のネットワークが行います。それでもARPリクエストパケットはブロードキャストで送信されますはい、でもARP応答パケットは通常のユニキャストですつまり、送信元アドレスから宛先アドレスに送信されます。

IP アドレスからハードウェア アドレスへの解決は次のとおりです。自動的にはい、ホストのユーザーはこのアドレス解決プロセスを知りません。ホストまたはルーターが、既知の IP アドレスを使用してこのネットワーク上の別のホストまたはルーターと通信するときは常に、ARP は、IP アドレスをリンク層で必要なハードウェア アドレスに自動的に解決します。。

ARP の 4 つの典型的な状況の要約:

• 送信者は、このネットワーク上の別のホストに IP データグラムを送信したいホストです。。このとき、ARP を使用して宛先ホストのハードウェア アドレスを見つけます。
• 送信者は、別のネットワーク上のホストに IP データグラムを送信したいホストです。このとき、ARP を使用してネットワーク上のルーターのハードウェア アドレスを検索すると、ルーターが残りの作業を完了します。
• 送信者は、IP データグラムをこのネットワーク上のホストに転送するルーターです。。このとき、ARP を使用して宛先ホストのハードウェア アドレスを見つけます。
• 送信者は、IP データグラムを別のネットワーク上のホストに転送するルーターです。。このとき、ARP を使用してネットワーク上のルーターのハードウェア アドレスを検索すると、ルーターが残りの作業を完了します。

4.3.7 DHCP

ARP は IP アドレスを物理アドレスに変換できるので、物理アドレスを IP アドレスに変換できるデバイスはありますか? RARP は変換できますが、次の理由で基本的に削除されました。物理アドレスをIPアドレスに変換する機能がDHCPに統合されました。

動的ホスト構成プロトコル (DHCP) は、IP アドレスをホストに動的に割り当てるためによく使用されます。これは、コンピュータが新しいネットワークに参加し、手動で介入することなく IP アドレスを取得できるようにするプラグ アンド プレイ ネットワーク メカニズムを提供します。。

DHCP はアプリケーション層プロトコルであり、DHCP メッセージは UDP を使用して送信されます。

DHCP サーバーによって DHCP クライアントに割り当てられる IP アドレスは一時的なものです。したがって、DHCP クライアントは次のことしかできません。期間限定でこの割り当てられた IP アドレスを使用します。

DHCP サーバーと DHCP クライアント間の交換プロセスは次のとおりです。

• DHCP クライアントは、ネットワーク上の DHCP サーバーを見つけるために「DHCP Discovery」メッセージをブロードキャストし、サーバーは IP アドレスを取得します。
• 「DHCP Discovery」メッセージを受信した後、 DHCP サーバーは「DHCP Offer」メッセージをネットワークにブロードキャストします。DHCP クライアントの IP アドレスおよび関連構成情報の提供を含む。
• DHCP クライアントは、「DHCP Offer」メッセージを受信し、DHCP サーバーから提供された関連パラメータを受け入れると、「DHCP Request」メッセージをブロードキャストしてDHCP サーバーに IP アドレスの提供を要求します。
• DHCP サーバーは、「DHCP 確認」メッセージをブロードキャストして、DHCP クライアントに IP アドレスを割り当てます。

DHCPネットワーク上で複数の DHCP サーバーを構成できるようにする、DHCP クライアントが DHCP 要求を送信すると、複数の応答メッセージを受信する可能性があります。現時点では、DHCP クライアントはそのうちの 1 つだけを選択します。通常は「最初に到着したもの」です。。

4.3.8 ICMP

ホストがデータグラムを送信するとき、ルーターの輻輳や破棄、送信中のエラーなど、さまざまな理由によりエラーが送信されることがよくあります。

エラーを検出したルーターまたはホストが、いくつかの制御メッセージを通じてデータを送信しているホストにこれらのエラーを報告できる場合、データを送信するホストは、ICMP メッセージに基づいてエラーの種類を判断し、失敗したデータグラムをより適切に再送信する方法を決定できます。(たとえば、ルートを変更するために ICMP メッセージが送信された場合、ホストはこのルーティング ラインに従ってデータを送信し続けることができず、データを送信するには別のルーティング ラインを使用する必要があります)。これらの制御メッセージはユーザー データを送信しませんが、ユーザー データの配信において重要な役割を果たします。

ICMPエラーレポートメッセージ

• ICMP エラー レポート メッセージの分類
  • 終点に到達できません。ルーターまたはホストがデータグラムを配信できない場合、データグラムは送信元に送信されます。エンドポイント到達不能メッセージ。
  • 原点抑制。ルータまたはホストが輻輳によりデータグラムをドロップすると、データグラムは送信元に送信されます。ソースポイント抑制メッセージデータグラムの送信速度を遅くする必要があることを発信元に知らせます。
  • 時間を超過しました。IP パケットの TTL 値が 0 になると、ルーターはパケットを破棄するだけでなく、送信元に送信します。時間超過メッセージ。エンドポイントは、所定の時間内にデータグラムのすべてのデータグラム フラグメントを受信できない場合、受信したすべてのデータグラム フラグメントを破棄し、時間超過メッセージをソース ポイントに送信します。
  • パラメータの問題。ルーターまたは宛先ホストがヘッダーに不正なフィールド値を持つデータグラムを受信すると、そのデータグラムを破棄して送信元に送信します。パラメータの問題メッセージ（現在は通常発行されていません）。
  • ルーティングを変更（リダイレクト）します。ルーターハンドルルーティングメッセージの変更ホストに送信され、次回データグラムを他のルーター (現在のルートよりも適切なルート) に送信する必要があることをホストに知らせます。
• ICMP クエリ メッセージの分類
  • エコー要求メッセージと応答メッセージがあります。
  • タイムスタンプ要求メッセージと応答メッセージ。
  • アドレス要求および応答メッセージをマスクします。
  • ルーターのクエリとアドバタイズメント メッセージ。
• ICMP エラー レポート メッセージを送信すべきではないいくつかの状況
  • ICMP エラー レポート メッセージは、ICMP エラー レポート メッセージとして送信されなくなりました。
  • 最初の断片化されたデータグラム フラグメントの後続のすべてのデータグラム フラグメントについては、ICMP エラー レポート メッセージは送信されません。
  • マルチキャスト アドレスを持つデータグラムに対しては、ICMP エラー レポート メッセージは送信されません。
  • ICMP エラー レポート メッセージは、特別なアドレス (127.0.0.0 や 0.0.0.0 など) を持つデータグラムに対しては送信されません。
• ICMP の 2 つの典型的なアプリケーション
  • ping (ping は 2 つのホスト間の接続をテストするために使用されます。エコー要求と応答メッセージを使用する）
  • tracert (パケットが通過するルートを追跡するために使用)

ICMP メッセージには、ICMP メッセージのタイプとコードが含まれている必要があります。そのため、送信元ホストはメッセージを受信したときに、それがどのような障害によるものであるかを認識し、メッセージを再送信する必要がありますが、ICMP タイプだけでは不十分です。送信元ホストは、どのデータグラムにそのようなエラーがあるかを知る必要があります。これには、エラーが発生したデータグラムのヘッダーも ICMP メッセージに含める必要があり、ソース ホストはどのデータが間違っているかを一目で知ることができます。。最後に、なぜエラー IP データグラムのデータ部分の最初の 8 バイトを ICMP メッセージに入れるのでしょうか?この 8 バイトには、TCP メッセージ (UDP メッセージ) のヘッダーの TCP ポート番号 (UDP ポート番号) が含まれます。。コード フィールドについて疑問を持つ人も多いでしょう。タイプがあるのに、なぜコードが必要なのでしょうか? たとえば、タイプ値 3 は、エンドポイントに到達できないことを意味しますが、到達不能にはネットワークなどのさまざまなタイプがあります。到達不能、ホスト到達不能、プロトコル到達不能 (単なる例であり、マスターする必要はありません)。到達不能の種類をより具体的に示すコード フィールド。

4.6 IPv6

IPv4 アドレスが枯渇しつつあるため、それに応じた対応が必要です。グローバル IP アドレスを保存するためのネットワーク アドレス変換 (NAT) の使用と、IP アドレスの割り当てをより合理的にするためのクラスレス アドレッシング (CIDR) の使用をすでに導入しました。これら 2 つの方法は、IPv4 アドレスの使用を最適化するだけであり、IP アドレス枯渇の問題を根本的に解決するものではありません。IPv4 の差し迫った枯渇の問題を真に解決できるのは、より大きなアドレス空間を持つ新しいバージョンの IPv6 の採用だけです。

4.4.1 IPV6の特徴

• より大きなアドレス空間。IPv6 では、アドレス サイズが IPv4 の 32 ビットから 128 ビットに増加します。
• 拡張されたアドレス階層。より多くのアドレスがあるため、より多くのレベルを分割できます。
• 柔軟なヘッダー形式。
• オプションが改善されました。
• プロトコルが拡張し続けることを許可します。
• プラグアンドプレイ（自動構成）をサポートします。
• リソースの事前割り当てをサポートします。
• IPv6 ヘッダーの長さは8Bの整数倍である必要がありますが、IP4 ヘッダーの長さは4Bの整数倍である必要があります。

IPv4 は、意図された目標をより適切に満たします。

• IPv6 の最初の大幅な改善も最も重要です。IPv6 は IPv4 よりもはるかに長いアドレスを持っています。IPv6 アドレスは 128 ビットで表され、アドレス空間はIPv4 の2 ¹²⁸ -2 ³² = 2 ⁹⁶倍になります。
• IPv6 の 2 番目の大きな改善点は、IPパケットの簡略化された基本ヘッダー、これには 8 セグメントが含まれます (IPv4 は 12 セグメント)。この変更により、ルーターはパケットをより高速に処理できるようになり、スループットが向上します。
• IPv6 の 3 番目の大きな改善点は、IPv6 のより優れたサポート オプション。以前は必須だった一部のセクションがオプションになったため、この変更は新しいパケット ヘッダーにとって重要です。さらに、オプションの表現方法が異なるため、ルーターは自分に関係のないオプションを単純にスキップできます。この機能により、パケット処理が高速化されます。

4.4.2 IPv6フォーマット

• バージョン: 4 桁を占めます。プロトコルのバージョンを指定します、IPv6 の場合、このフィールドは常に 6 です。
• トラフィック クラス: 8 ビット、これはさまざまな IPv6 データグラムのカテゴリまたは優先順位を区別する。0 から 15 までの合計 16 の優先順位が定義されており、0 が最も低い優先順位になります。0 ～ 7 は遅延が許可されることを意味し、8 ～ 15 は高優先度を意味し、固定レートの送信が必要であることを意味します。
• フローラベル: 20ビット、「ストリーム」とは、インターネット上の特定の送信元から特定の宛先への一連のデータグラムです。、「フロー」によって通過されるパス上のすべてのルーターは、指定されたサービス品質を保証します。同じフローに属するすべてのデータグラムには同じフロー ラベルが付けられます。
• ペイロード長: 16 ビット基本ヘッダーを除く IPv6 データグラムのバイト数を指定します (すべての拡張ヘッダーはペイロードに含まれます)。最大値は 64KB です。。
• 次のヘッダー: 8 ビット、それプロトコルフィールドまたはIPv4と同等のオプションフィールド。
• ホップ制限: 8 ビット、送信元ステーションはデータグラムの送信時にホップ制限を設定し、ルーターはデータグラムの転送時にホップ制限フィールドの値を 1 減算します。ホップ制限の値が 0 の場合、データグラムは破棄されます。。
• ソースアドレス: 128ビット、データグラム送信局のIPアドレス。
• 宛先アドレス: 128 ビット、データグラム受信局のIPアドレス。

IPv6 には 3 つのアドレス タイプがあります。

• ユニキャスト: 従来のポイントツーポイント通信。
• マルチキャスト: データグラムがコンピュータのグループに配信される各ブロードキャストは、マルチキャストのインスタンスとみなすことができます。
• エニーキャスト: 宛先はホストのグループですが、データグラムはそのうちの 1 つ (通常は最も近いホスト)にのみ配信されます。

アドレスを簡潔に保つために、通常は次のように使用されます。コロン 16 進法IPv6 アドレスを表します。68E6:8C64:FFFF:FFFF:0111:1180:960A:FFFF のように、各 16 ビットを 16 進数で表し、各値をコロンで区切ります。

IPv6 アドレスは、よりコンパクトな形式に短縮されることがよくあります。16 ビット フィールドの先頭に 0 が連続する場合は、省略形で表すことができますが、フィールドには少なくとも 1 つの数字が必要です。たとえば、アドレスは次のようになります。

5ED4:0000:0000:0000:EBCD:045A:000A:7654

と略される

5ED4:0:0:0:EBCD:45A:A:7654。

連続する 0 の値の範囲がある場合、二重コロン表記を使用してさらに短縮できます。これらのフィールドは二重コロン (::) で表すことができます。でも気をつけてください、二重コロン表記はアドレス内に 1 回だけ使用できます値が 0 のフィールドの数はエンコードされていないため、指定されたフィールドの合計数から推定する必要があるためです。このようにして、前述のアドレス例は 5ED4::EBCD:45A:A:7654 のようによりコンパクトに記述することができます。

4.5 ルーティングプロトコル

4.5.1 ルーティングプロトコルの分類

• インテリア ゲートウェイ プロトコル (IGP): インテリア ゲートウェイ プロトコルは、自律システム内で使用されるルーティング プロトコル、インターネット内の他の自律システムによってどのようなルーティング プロトコルが選択されるかとは関係ありません。現在、RIP や OSPF ルーティング プロトコルなど、このタイプのルーティング プロトコルが最もよく使用されています。
• 外部ゲートウェイ プロトコル (EGP): 送信元ステーションと宛先ステーションがさまざまな自律システムでデータグラムが別の自律システムの境界に移動する場合 (2 つの自律システムは異なる内部ゲートウェイ プロトコルを使用する場合があります)、プロトコルを使用する必要があります。ルーティング情報を別の自律システムに渡す、このようなプロトコルは、BGP-4 などの外部ゲートウェイ プロトコルです。

4.5.2 RIP

データグラムを宛先ネットワークに送信する際通過するルーターの最小数, 遅延は少ないですが多くのルータを経由するルートは取られません。

たとえば、A から B まで物品を運ぶ道路が 2 本あるとします。一方の道路は 10 個の料金所を通過します（料金所はルーターと見なされます）が、各料金所の待ち時間は 1 分で、もう一方の道路は通過します。料金所は 2 か所ありますが、各料金所での待ち時間は 10 分で、このときドライバーは 2 か所の料金所を通過する道路を選択します。しかし、途中に料金所が 15 か所以上あると、運転手はここは遠くてたどり着けないと思うでしょう。この文章を専門知識に変換すると、RIP は周囲の環境のみを考慮し、隣接ルーターと情報を交換するだけであり、範囲は 15 ホップに制限されており、遠く離れていても気にしません。。

距離ベクトルアルゴリズム

距離の理解:

• ルーターから直接接続されたネットワークまでの距離は 1 と定義されます。
• ルーターから間接的に接続されているネットワークまでの距離は、通過するルーターの数に 1 を加えたものとして定義されます。

RIP における「距離」は、ルーターを通過するたびにホップ数が 1 ずつ増加するため、「ホップ数」とも呼ばれます。ここでいう「距離」とは実際には「最短距離」のことで、RIPでは経由するルータの数が少ない、つまり「距離が短い」のが良いルートであると考えています。RIP では、ルートに最大 15 台のルーターを含めることができます。「距離」の最大値が16の場合は到達不能に相当します。RIP は小規模なインターネットにのみ適していることがわかります。RIP は 2 つのネットワーク間で同時に複数の経路を使用することはできません。RIP は、たとえより多くのルータを備えた高速 (低遅延) な経路があったとしても、最もルータが少ない経路 (最短経路) を選択します。。

RIP の 3 つの重要なポイント:

• だけと隣接ルータ情報交換
• 交換される情報は、このルーターが現在知っているすべての情報、つまり独自のルーティング テーブル
• によると一定間隔（30秒ごとなど）で経路情報を交換する。

距離ベクトル アルゴリズムの詳細:

ルータは、隣接するルータ（アドレスは X）から RIP メッセージを受信します。

• まず既存の項目を RIP します。「ネクスト ホップ」を X に変更し、すべての「距離」値に 1 を加えます。

• 変更された RIP テキストの項目ごとに、次の手順を繰り返します。
  if (項目内のネットワークがルート テーブルにない) {

  このアイテムをルーティング テーブルに追加します

  }else if(ネクストホップフィールドに指定されたルータアドレスが同じです){

  受信したアイテムを元のルーティング テーブルのアイテムに置き換えます

  }else if(受信したアイテムの距離がルーティング テーブルの距離より小さい){

  更新を行う

  }else{ 何もしない
  

  }

• 隣接ルータの更新されたルーティング テーブルが 3 分以内に受信されなかった場合 (RIP のデフォルトのタイムアウトは 3 分)、隣接ルータは到達不能ルータとして記録されます。つまり、距離は 16 (距離は 16) に設定されます。 16 は到達不能を意味します)。次の 120 秒以内に更新メッセージが受信されない場合、これらのルートはルーティング テーブルから削除されます。

• 戻る

最大ホップ数をもっと大きく設定できないのはなぜですか?

リンクに障害が発生した場合、ホップ数を大きくすると、ループされたパケットを送信するだけでネットワーク リソースが無駄になるためです。明らかな矛盾が生じる 設定が小さすぎる コンバージェンスは速いが（いわゆる高速コンバージェンスとは、経路が変更されたときに最も短い時間で安定状態に到達することを意味します）、小規模なネットワークにのみ適しています: 設定が大きすぎます。大規模ネットワークの要件を満たすことはできますが、収束が遅いため、ホップ カウントを 16 に設定する方が合理的です。

RIPメッセージフォーマット

まず明確にしておくべきことは、RIP メッセージの使用です。トランスポート層 UDP(詳細は第 5 章) 送信します。RIP メッセージがアプリケーション層から配信されると、トランスポート層に UDP ヘッダーが追加されて UDP ユーザー データグラムが形成され、次にネットワーク層に IP ヘッダーが追加されて送信用の IP データグラムが形成されます。

• ヘッダー: ヘッダーは 4B を占めます。これらの 4B には次のものが含まれます1Bコマンド(要求操作を実行するか応答操作を実行するかを識別する) およびバージョン1B(通常、バージョン 1 とバージョン 2 の 2 つのバージョンがあります) が、現在は 2B しか占有していないため、残りの2Bは0で埋められます。
• ルーティング: 各ルーターは、近隣ルーターにルーティング テーブルについて通知するとき、RIP メッセージを通じてそれを送信する必要があります。まず 4B ヘッダーを構築し、次にルーティング テーブルをいくつかのセグメントに分割します。各セグメントには 25 のルートがあります。(たとえば、ルータには 100 のルートがあり、4 つの部分に分割され、各部分には 25 のルートがあります。) これら 25 のルートをヘッダーの後に配置して RIP メッセージを形成し、隣接するルータに送信します。各ルートが 20B のスペースを占有することに注意してください。どのようなフィールドがあるのか​​を理解する必要はありません。

RIP の長所と短所:

• RIP の利点: シンプルな実装、低いオーバーヘッド、高速なコンバージェンス プロセス。
• RIP の欠点:
  • RIP はネットワークのサイズを制限しており、使用できる最大距離は 15 です (16 は到達不能を意味します)。
  • ルーター間で交換される経路情報は、完全なルーティングテーブル, そのため、ネットワーク規模が拡大するとオーバーヘッドも増加します。
  • ネットワーク障害が発生すると、RIP がこの情報をすべてのルーターに送信するのに比較的長い時間がかかります。悪いニュースはゆっくりと伝わります」という問題が発生し、更新プロセスが収束するまでに時間がかかります。

4.5.3 OSPF

ネットワークが拡大するにつれて、自律システム内のルータの数は確実に多くなりますが、RIP は大規模なネットワークには適しておらず、コンバージェンス速度も非常に遅いため、プロトコルを使用する必要があります。大規模な自律システムの通信を完了し、収束速度を向上させるためにあらゆる努力を払う、これが OSPF プロトコルの起源です。

リンクステートプロトコル

OSPF ルーティング プロトコルは、次の場合にのみ使用されます。ネットワークトポロジの変更(ルーターの追加または削除など)、次の場合のみすべてのルーターが情報を送信します(フラッディング方式を使用)。ここでの情報は、ネットワークとネクスト ホップ ルーター (RIP ルーティング プロトコル) の距離ではなくなります。リンクステータス情報(各ルータには多くのインターフェイスがあり、各インターフェイスは異なるリンクを介して他のルータに接続されています。各リンクの遅延と帯域幅は異なります。たとえば、このルータからあのルータに到達するまでにかかる時間などです。遅延はリンクとみなすことができます。ステータス情報）。ルータはこの情報を隣接ルータに送り、隣接ルータはその情報をもとにルーティングテーブルを変更し、変更後の各ポート（もちろん情報が入ってくるポートは除きます）から隣接ルータへ情報を送信します。関連ルーター、隣接ルーター。これが続くと、最終的には、この自律システム内のすべてのルーターがリンク状態データベースを維持することになります。このデータベースは実際には自律システム全体のトポロジ構造図であり、自律システム全体内で一貫したものであり、これをリンクデータベースの同期と呼ぶ。

自律システム内の各ルーターには、同一のリンク状態データベースがあります。したがって、各ルーターは、完全自律システム内にルーターが何台あるか、どのルーターが接続されているか、コストなどを把握しています。各ルータは、リンクステートデータベースのデータを使用できます（ここでのデータは、データ構造におけるグラフの隣接行列とみなすことができます。コストが無限である場合、それは2つのルータが接続されていないことを意味します）。コスト 5 などの他の値の場合、2 つのルーターが直接接続されており、このルーターからそのルーターまでのコストが 5 であることを意味するため、各ノードから他のノードへの最短パスは到達できません。最短経路アルゴリズムを通じて計算されます。たとえば、ルーター 1 からルーター 234 までの最短パスを計算するには (隣接行列、つまり道路状態データベースが与えられた場合)、ルーター 1 を開始ノードとみなし、ディクストラ アルゴリズムを 3 回使用してルーターを計算します。 1からRouter 234までのそれぞれの最短経路、ルーティングテーブルが出てきます。たとえば、以前は接続されていなかったルーターが接続されるなど、ネットワーク トポロジが再び変化すると、次の手順に従ってルーティング テーブルが計算されます。これがリンク ステート プロトコルです。

OSPF ルーティング プロトコルを大規模ネットワークで使用できるようにし、より高速に収束できるようにするために、OSPF ルーティング プロトコルは自律システムをエリアと呼ばれるいくつかの小さな範囲に分割します。

完全な最適パスはダイクストラのアルゴリズムを使用して計算できますが、「ネクストホップ」のみを保存する。

OSPF プロトコルは、IP データグラム送信を直接使用します。

OSPF プロトコルの 3 つの重要なポイント:

• この自律システム内のすべてのルーターに情報を送信します。ここで使用される方法はフラッディング方法です。
• 送信される情報は、このルータに隣接するすべてのルータのリンク状態ですが、これはルータが知っている情報の一部にすぎません。
• 「リンクステータス」とは、このルータがどのルータに隣接しているか、およびリンクの「メトリック」を指します。リンク ステータスが変化した場合にのみ、ルータはフラッディング方式を使用してこの情報をすべてのルータに送信します。

OSPF の 5 つのグループ化タイプ (理解するだけ)

• タイプ 1: Hello グループ化。隣接ステーションの到達可能性を検出して維持するために使用されます。
• タイプ 2: データベース記述グループ化。独自のリンク ステータス データベース内のすべてのリンク ステータス項目の概要情報を隣接ステーションに提供します。
• タイプ 3: リンク ステータス要求グループ。相手に特定のリンク項目の詳細情報の送信を要求します。
• タイプ 4: フラッディング方式を使用してネットワーク全体のリンク ステータスを更新するリンク ステータス更新グループ。
• タイプ 5: リンク状態確認パケット、リンク更新パケットの確認。

4.5.4 RIPとOSPFの比較

• プロトコルパラメータ:RIP で宛先ネットワークの距離を示すために使用されるパラメータはホップ カウントです。ホップ カウントは、宛先ネットワークに到達するために通過する必要があるルーターの数です。。RIP では、このパラメータは最大 15 に制限されています。のためにOSPF ルーティング プロトコルでは、ルーティング テーブル内の宛先ネットワークを表すパラメータはコスト (遅延など) です。このパラメータは、ネットワーク内のリンクの帯域幅に関連する仮想値です。つまり、OSPF ルーティング情報は、物理ホップの数によって制限されます。。したがって、OSPF プロトコルは大規模ネットワークに適しており、数百のルーターをサポートし、適切に計画すれば 1,000 を超えるルーターをサポートすることもできます。
• コンバージェンス速度: ルート コンバージェンス速度は、ルーティング プロトコルを測定するための重要な指標です。RIP はルーティング テーブル全体を経路情報として定期的にネットワークにブロードキャストします。ブロードキャスト周期は 30 秒です。大規模なネットワークでは、RIP は大規模なブロードキャスト情報を生成し、より多くのネットワーク帯域幅リソースを占有します。RIP30 のブロードキャスト サイクルは RIP のコンバージェンスに影響し、非コンバージェンスを引き起こす場合もあります。。OSPF はリンクステート ルーティング プロトコルです。ネットワークが比較的安定している場合、ネットワーク内のルーティング情報は比較的少なく、ブロードキャストは定期的ではありません。そのため、大規模なネットワークでは、OSPF ルーティング プロトコルの方がより速く収束できます。
• レイヤ化: RIP では、ネットワークはフラットな概念であり、エリアや境界などの定義はありません。OSPF ルーティング プロトコルでは、ネットワークまたは自律システムを多くのエリアに分割できます。各エリアはOSPF境界ルータを介して接続されています。
• 負荷分散: OSPF ルーティング プロトコルでは、同じ宛先ネットワークへの同じコストのパスが複数ある場合、トラフィックをこれらのパスに分散できます。これは、複数のパスにわたる負荷分散と呼ばれます。RIP はそうではなく、1 つのパスに沿ってのみデータを送信できます。
• 柔軟性:OSPF プロトコルは、IP パケットのさまざまなサービス タイプに応じて、さまざまなリンクにさまざまなコストを設定できます。（二人で旅行に行くようなものです。一人は最短時間で目的地に着きたいので、もっとお金をかけても大丈夫です。もう一人は最小限の費用で目的地に着きたいので、到着しても大丈夫です） (目的地は同じですが、この 2 人の経路は明らかに異なります)、OSPF プロトコルは、サービスの種類ごとに異なるルートを計算できるため、非常に柔軟です。この種の柔軟性は RIP では利用できません。
• マルチキャスト アドレスを使用したメッセージの送信: ネットワーク内の近隣ノードを自動的に見つけるために、動的ルーティング プロトコルは通常、ブロードキャスト アドレスを使用してメッセージを送信します。RIP はブロードキャスト メッセージを使用してネットワーク上のすべてのデバイスに送信するため、ネットワーク上のすべてのデバイスはこのメッセージを受信した後に対応する処理を行う必要がありますが、実際のアプリケーションでは、すべてのデバイスがこのメッセージを受信する必要はありません。したがって、このメッセージの定期的なブロードキャストは、メッセージに一定の干渉を引き起こします。同時に、このようなメッセージは定期的に送信されるため、貴重な帯域幅リソースもある程度占有されます。その後、さまざまなテクノロジーの改善と開発が続くにつれて、プロトコル メッセージはマルチキャスト アドレスを使用して送信されるようになりました。たとえば、OSPF は送信に 224.0.0.5 を使用し、EIGRP は送信に 224.0.0.2 を使用しました。それでOSPF プロトコルはマルチキャスト アドレスを使用してメッセージを送信します。送信されたメッセージは OSPF プロトコルを実行しているデバイスのみが受信し、他のデバイスは受信に参加しません。。

4.5.5 BGP

ボーダー ゲートウェイ プロトコル (BGP) は、異なる自律システム内のルーター間でルーティング情報を交換するためのプロトコルです。BGP はパスベクトル ルーティング プロトコル== を使用します。

ボーダー ゲートウェイ プロトコルによるもの宛先ネットワークに到達できるより良いルートを見つけることしかできません（ぐるぐる回ることはできません）、そして最適なルートを見つけることが重要ではない。

• インターネットの規模が大きいため、自律システム間のルーティングが非常に困難になります。
• 自律システム間のルーティング選択では、最適なルートを見つけることは非現実的です。
• 自律システム間のルーティングの選択では、関連する戦略を考慮する必要があります。

BGP の基本概念

BGP の基本原則:

各自律システムの管理者は、自律システムの「BGP スポークスマン」として少なくとも 1 つのルーター (複数の可能性があります) を選択する必要があります。他の自律システムの BGP スピーカーとルーティング情報を交換するには、BGP スピーカーはまず TCP 接続を確立する必要があります (BGP メッセージが TCP 経由で送信されることがわかります。、つまりBGP メッセージは TCP メッセージのデータ部分です)、この接続上で BGP メッセージを交換して BGP セッションを確立し、BGP セッションを使用してルーティング情報を交換します。各 BGP スピーカーはネットワーク到達可能性情報を相互に交換した後、各自律システムへのより適切なルートを見つけることができます。

BGPの特徴

• BGP がルーティング情報を交換するノードの数は、自律システムの数と同程度であり、自律システム内のネットワークの数よりもはるかに少なくなります。
• 各自律システム内の BGP スピーカー (またはボーダー ルーター) の数は非常に少ないため、自律システム間のルーティングの選択はそれほど複雑ではありません。
• BGP は CIDR をサポートしているため、BGP ルーティング テーブルには、宛先ネットワーク プレフィックス、ネクストホップ ルーター、宛先ネットワークに到達するための自律システムのシーケンスも含まれている必要があります。。
• BGP が動作しているばかりの場合、BGP 隣接局は BGP ルーティング テーブル全体を交換しますが、将来的には、変更が発生したときに変更された部分のみを更新する必要があります。これは、ネットワーク帯域幅を節約し、ルーターの処理オーバーヘッドを削減するのに役立ちます。

4 種類の BGP メッセージ

• オープンメッセージ: 隣接する別の BGP スピーカーとの関係を確立するために使用されます。
• 更新メッセージ: 特定のルートに関する情報を送信し、取り消す複数のルートをリストするために使用されます。
• キープアライブ メッセージ: メッセージの開封を確認し、ネイバー関係を定期的に確認するために使用されます。
• 通知 (Notificaton) メッセージ: 検出されたエラーを送信するために使用されます。

4.5.6 RIP、OSPF、BGP の最終声明

RIP プロトコルと BGP プロトコルはどちらもアプリケーション層であり、OSPF はトランスポート層のプロトコルです。

プロトコルの実装は、そのプロトコルが配置されている層内の次の層の機能に依存する必要があります。。簡単に言えば、TCP がインターネット層プロトコル IP に依存している場合、それはトランスポート層プロトコルです。同様に、RIP がトランスポート層で UDP に依存する必要がある場合は、少なくとも UDP 上で定義されたプロトコルである必要があります。

4.6 IPマルチキャスト

4.6.1 マルチキャストの概念

マルチキャストは UDP にのみ適用する必要があります、同時に複数の受信者にメッセージを送信する必要があるアプリケーションにとって、これらは非常に重要です。そしてTCP は接続指向のプロトコルです、これは、2 つのホスト (IP アドレスで決定) 上で実行されている 2 つのプロセス (ポート番号で決定) の間に接続があることを意味します。1対1で送信されます。

IP マルチキャストを使用する理由:

アプリケーションによっては、複数の宛先ホストにパケットを送信する必要がある場合、送信元ホストが各宛先ホストに個別のパケットを送信する代わりに、次のような方法が使用されます。送信元ホストが、ホストのグループを識別するマルチキャスト アドレスに単一のパケットを送信できるようにします。ネットワークはこのグループをコピーし、グループ内の各ホストに配信します。。ホストはグループに参加するかグループから脱退するかを選択でき、ホストは同時に複数のグループに属することができます。

IPマルチキャストの考え方：

送信元ホストは 1 つのデータのみを送信し、データ内の宛先アドレスはマルチキャスト グループ アドレスです。グループ アドレス内のすべての受信者はデータの同じコピーを受信でき、マルチキャスト内のホストのみがデータを受信でき、ネットワーク内の他のホストがデータを受信することはできません。。ブロードキャストとは異なり、ホストはマルチキャスト中にデータ マルチキャスト データのコピーを 1 つだけ送信します。伝送路が分岐した場合のみ、データグラムがコピーされて転送されます。。マルチキャスト プロトコルを使用すると、ネットワーク内のさまざまなリソースの消費を大幅に削減できます。マルチキャストにはルーターのサポートが必要で、マルチキャスト プロトコルを実行できるルーターはマルチキャスト ルーターと呼ばれます。。

4.6.2 IP マルチキャスト アドレス

IPの使用状況クラス D アドレスはマルチキャストをサポートします。クラス D IP アドレスのプレフィックスは「1110」であるため、アドレス範囲は 224.0.0.0 ～ 239.255.255.255 となります。各クラス D アドレスはホストのグループを識別します

• マルチキャスト アドレスは宛先アドレスとしてのみ使用できます、送信元アドレスには使用できません。
• マルチキャスト データグラムは「ベスト エフォート ベースで配信」されます。信頼性の高い配信が提供されない。
• マルチキャスト データグラムに対して ICMP エラー メッセージは生成されません。つまり、ICMP の説明で述べたように、PING コマンドの後にマルチキャスト アドレスを入力しても応答はありません。
• すべてのクラス D アドレスをマルチキャスト アドレスとして使用できるわけではありません。

IP マルチキャストは 2 つのタイプに分類できます。

• この LAN 上でのみハードウェア マルチキャストを実行します。
• インターネットの範囲内でのマルチキャスト。

前者は単純ですが、現在、ほとんどのホストが LAN 経由でインターネットにアクセスしているため、非常に重要です。インターネット上のマルチキャストの最終段階では、LAN 上のハードウェア マルチキャストを使用して、マルチキャスト データグラムをマルチキャスト グループのすべてのメンバーに配信する必要があります。

4.6.3 マルチキャストアドレスとMACアドレスの変換

変換方法を覚えて、以下の例をシミュレートしてください。

ここで、マルチキャスト アドレスが 224.215.145.230 であると仮定します。まずIPアドレスをバイナリに変換します224.215.145.230➡11100000.1 1010111.10010001.11100110、IP アドレスの最後の 23 ビットのみがマッピングされ、MAC アドレスは 16 進数で表現されるため、バイナリ IP アドレスの 4 桁を組み合わせるだけで済みます。、24 番目のビットが 0 である理由はありませんが、これは規定です、つまり01010111.10010001.11100110 16 進数に変換する57-91-E6 の場合、その後次に、前に固定ヘッダー、つまり 01-00-5E を追加します。。したがって、最終結果は 01-00-5E-57-91-E6 となるはずです。

4.7 モバイル IP

モバイル端末デバイスの普及に伴い、モバイル コンピュータやモバイル端末などのデバイスもネットワーク (インターネット) にアクセスする必要が生じ始めていますが、従来の IP 設計では、モバイル ノードがリンク中にインターネット アクセス ポイントを変更するという問題が考慮されていません。 。

4.7.1 モバイルIPの概念

従来の IP アドレスには 2 つの意味があります。

• 一意のホストを識別するために使用されます。
• また、ホストのアドレスとしてデータのルーティングにおいても重要な役割を果たします。

ただし、モバイル ノードの場合、インターネット アクセス ポイントは継続的に変更されるため、その IP アドレスは次の 2 つの側面で分離されます。

• 一方で、モバイルノードには自身を一意に識別するメカニズムが必要です
• 逆に言えば、この識別子はルーティングには使用されません。

モバイル IP は、既存のインターネットの構造を完全に変更することなく、モバイル ノードが IP アドレスの 2 つの機能を分離できるように設計されています。

モバイル IP テクノロジーを使用すると、モバイル ノードが固定ネットワーク IP アドレスを使用して、さまざまなネットワーク セグメント間でローミングを実装できるようになり、ネットワーク IP に基づくネットワーク許可がローミング プロセス中にいかなる形でも変更されないことが保証されます。。

モバイル IP を実装するにはどのような機能エンティティが必要ですか?

• モバイル ノード: 永続的な IP アドレスを持つモバイル ノード。
• ローカル エージェント: モバイル ノードのローカル リンクに接続されたポートを持つルーターで、トンネリング技術を使用して、モバイル ユーザーの気付アドレスに基づいてモバイル ノードのデータグラムを転送します。
• 外部エージェント: ローカル ユーザー エージェントに気付アドレスを通知するモバイル ノードのローミング リンク上のルーターであり、モバイル ノードのローミング リンクのデフォルト ルーターです。

モバイル IP を実装するにはどのようなテクノロジーが必要ですか?

• エージェント検索。コンピュータがローミングしているかどうかを知りたい場合、ここではエージェント検索テクノロジが使用されます。
• アプリケーションの気付アドレス。モバイルノードが外部ネットワークに移動するときに外部エージェントから取得される一時的なアドレスは、あたかも私が今別の場所にいて、無力で、定まった住む場所を持たないようなものであるため、他の人は私に固定住所のない手紙を送ってきます。 one with one. 固定アドレスを持つ友達、もし将来誰かが私に手紙をくれたら、私はその人に直接送ります、そして彼はそれを私に転送します. この固定アドレスはモバイル IP では気付アドレスと呼ばれます分野。
• ログイン。モバイル ノードが外部ネットワークに到達すると、一連の認証、登録、トンネル確立のプロセスが実行されます。
• トンネル。ローカル エージェントと外部エージェント間の一時的な双方向データ チャネル

4.7.2 モバイル IP 通信プロセス

• モバイル ノードがローカル ネットワーク上にある場合、従来の TCP/IP 方式で通信します (ローカル ネットワーク上に固定アドレスがあります)。
• モバイル ノードが外部ネットワークにローミングする場合でも、通信には固定 IP アドレスが使用されます。通信相手から送信されたIPパケットを受信するには、モバイル ノードは、ローカル エージェントに現在のロケーション アドレスを登録する必要があります。このロケーション アドレスは気付アドレスです。。モバイル IP の気付アドレスは、外部プロキシのアドレスまたは動的に構成されたアドレスにすることができます。。
• ローカル エージェントは、気付アドレスから登録を受信した後、気付アドレスへのトンネルを構築します。傍受されたモバイル ノード宛ての IP パケットは、トンネルを通じて気付アドレスに送信されます。。
• 気付アドレスでトンネルのカプセル化を解除し、元の IP パケットを復元し、最後にモバイル ノードに送信します。これにより、モバイル ノードは、外部ネットワークで送信されたこれらの IP パケットを受信できるようになります。
• モバイルノードは外部ネットワーク上にあります外部ネットワーク上のルーターまたは外部エージェントを介して、IP データグラムを通信ピアに送信します。。
• モバイル ノードが別の外部ネットワークに到達した場合、登録されている気付アドレスをローカル エージェントに更新するだけで、通信を継続できます。
• モバイル ノードがローカル ネットワークに戻ると、モバイル ノードは気付アドレスをローカル エージェントにログアウトし、このときモバイル ノードは従来の TCP/IP 方式を使用して通信します。

4.8 ネットワーク層の機器

4.8.1 ルータの構成と機能

ルーターネットワーク層で動作し、基本的には複数の入力ポートと複数の出力ポートを備えた専用コンピューターです。の役割は、異なるネットワークを接続し、パケットを転送することです。つまり、ルータの入力ポートで受信されたパケットは、パケットの宛先（宛先ネットワーク）に応じて、ルータの適切な出力ポートから次ホップのルータに転送されます。ネクストホップ ルーターも、パケットがエンドポイントに到達するまでこの方法でパケットを処理します。

ルーター全体の構造は、次の 2 つのカテゴリに分類できます。

• ルーティング部分: タスクは選択したルーティング プロトコルに基づいてルーティング テーブルを構築し、隣接ルーターと頻繁または定期的にルーティング情報を交換して、ルーティング テーブルを継続的に更新および維持します。、そのコア コンポーネントはルーティング プロセッサ== です。
• パケット転送部分: 3 つの部分で構成されます。入力ポートのセット、スイッチング ファブリック、および出力ポートのセットスイッチング ファブリックは入力ポートからパケットを受信した後、転送テーブルに従ってパケットを処理し、適切な出力ポートからパケットを転送します。スイッチング ファブリックは、パケットを入力ポートから適切な出力ポートに移動するルーターの重要なコンポーネントです。。
  • よく使用される 3 つの交換方法:
    • メモリを介したスワップ
    • バスで交換
    • インターネット経由での交換

4.8.2 ルーティングテーブルとルート転送

ただ転送してくださいルーターは、転送テーブルに従って、ユーザーの IP データグラムを適切なポートから転送します。。

ルーティングの選択は分散アルゴリズムに基づいています。隣接ルーターから取得したネットワークトポロジーの変化に基づいて、選択する経路を動的に変更します。

ルーティング テーブルはルーティングアルゴリズムに基づいて導出されます。転送テーブルはルーティング テーブルから派生します。。

詳細なワークフローは次のとおりです。

• まず、ルータは図 4-31 (上) の入力ポートである回線からパケットを受信し、1 時間後に物理層の処理 (ビットの受信) を行い、2 時間後にデータリンク層の処理を行います。 (ヘッダーを剥がし、最終的に IP データグラムが得られます)、図 4-32 に示すように、パケットはネットワーク層のモジュールに送信されます。受信したパケットがルータ間で経路情報を交換するためのパケット（RIPパケットやOSPFパケットなど）の場合、そのパケットはルータのルーティング部のルーティングプロセッサに送られます。。データパケットを受信すると、パケットヘッダーの宛先アドレスに基づいてフォワーディングテーブルが検索され、その結果に基づいてパケットはスイッチングファブリックを通過し、適切な出力ポートに到達します。。パケットが転送テーブルを検索しているときに、この入力ポートから別のパケットを受信した場合、このパケットはキューに入れられる必要があるため、一定の遅延が発生します。

• スイッチングファブリックから送信されたパケットは、まずキャッシュされ、データリンク層処理部でパケットにデータリンク層のヘッダとテールを付加して物理層に渡し、外線に送信されます。

ルータがパケットを処理する速度が、パケットがキューに入る速度に達しない場合、キューのストレージ スペースは最終的にゼロに減少し、その結果、キューに入る後続のパケットは、ストレージ スペースがないため破棄されます。 。ルーターの入力キューまたは出力キューのオーバーフローは、パケット損失の重要な原因です。。