コンピュータネットワーク (第 7 版) 第 4 章 (ネットワーク層) ナレッジポイント集

コンピュータネットワーク

参考书目：《计算机网络（第7版）》：谢希仁——电子工业出版社《精通Windows Sockets网络开发--基于Visual C++实现》：孙海民——人民邮电出版社

第 4 章: ネットワーク層

コンピュータネットワーク
1. 機密アドレス指定 IP アドレス
- 1. 機密IPアドレス
- 2.IPアドレスの重要な特徴
2. サブネット分割

1. 機密アドレス指定 IP アドレス

IPアドレス

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) の各インターフェイスに割り当てられる、グローバルに一意な 32 ビットの識別子です。

ネットワークインターフェース

ルーターには複数のインターフェースがあります
ホストには 1 つまたは複数のインターフェイスがある場合があります
IP アドレスはデバイスのネットワークインターフェイスにのみ関連します

IPアドレスのアドレッシング

機密IPアドレス
サブネット化
スーパーネットを形成する

1. 機密IPアドレス

2 レベルの IP アドレスは次のように記録されます。 IP アドレス::= { <ネットワーク番号>, <ホスト番号>}

ネットワーク番号 net-id: ホスト/ルーターが接続されているネットワークを識別します。
ホスト番号 host-id: ホスト/ルーターを識別します。

注: IP アドレスはインターネット全体で一意です。

IPアドレスのネットワーク番号フィールドとホスト番号フィールド
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注：1.A类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节，A类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节
    2.B类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节，B类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节
    3.C类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节，C类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节
    4.D类地址是多播地址
    5.E类地址保留为今后使用

IPアドレスの使用範囲
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ドット10進表記の特殊IPアドレス
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（ユーザーへの割り当て不可）
1. ループバックアドレス/ループバックアドレス

127で始まる IP アドレス- 予約済みアドレス
ネットワークソフトウェアとローカルプロセス間の通信のテストに使用されます。
ループバックアドレスを宛先アドレスとして使用するデータをプログラムが受信すると、そのデータは転送されなくなり、ただちに送信元アドレスに送り返されます。
「ping 127.0.0.1」を使用して、ping ソフトウェアを介したローカルネットワークカードプロセス間の通信をテストします。

2. ダイレクトブロードキャストアドレス

ホスト番号がすべて「1」のIP
主にブロードキャストに使用され、ネットワーク上のすべてのホストを表すために使用されます。
たとえば、202.112.144 はクラス C ネットワーク識別子で、ネットワークのブロードキャストアドレスは 202.112.144.255 です。ネットワーク内のホストがブロードキャストを送信する必要がある場合、このアドレスを使用して、ネットワーク上のすべてのホストにメッセージを送信できます。ネットワークです。

3. ブロードキャストアドレスの制限

32 ビットすべてが「1」に設定された IP アドレス (255.255.255.255) は、「制限付きブロードキャストアドレス」です。
主にこのネットワークでのブロードキャストに使用されます。このネットワーク内でブロードキャストする必要があり、このネットワークのネットワーク番号がわからない場合は、「限定された（制限された）ブロードキャストアドレス」を使用できます。

4.本ウェブサイトのアドレス

IPアドレスのホストアドレスビットがすべて「0」のIPアドレス。
「このホストが接続されているネットワーク」を表すために使用されます。
たとえば、クラス B ネットワーク「128.16」を表すには、「128.16.0.0」を使用します。
このネットワークアドレスは「0」アドレスとも呼ばれます。

予約済みのIPアドレス
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パブリック IP は、
広域ネットワーク (インターネット) 全体で使用でき、世界中のネットワーク接続されたホストからアクセスできます。
プライベート IP は
LAN 内でのみ使用でき、その範囲は LAN 内です (LAN の外では無効になります)。したがって、異なる LAN 内のホストの IP アドレスが同じになる可能性があります。

注：在A、B、C  3类地址中各有一段地址作为保留地址不在全网分配，而作为私有地址只可在一个网络内部使用，不可进入外网。
私有地址范围：
    1个A类地址：10.0.0.0
    16个B类地址： 172.16.0.0 ~ 172.31.0.0
    256个C类地址： 192.168.0.0 ~ 192.168.255.0

2.IPアドレスの重要な特徴

階層的アドレス構造

IPアドレス管理機関はIPアドレスを割り当てる際にネットワーク番号のみを割り当て、残りのホスト番号はネットワーク番号を取得する装置が割り当てます。
ルーターは、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 (宛先ホスト番号を考慮せずに) パケットのみを転送するため、ルーティングテーブル内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。

IPアドレスフラグ

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 は異なっている必要があります。このタイプのホストはマルチホームホストと呼ばれます。

ルーターには少なくとも 2 つの異なる IP アドレスが必要です。

注：1.在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。
    2.路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 
    3.两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。

2. サブネット分割

ARPANET の初期の頃、IP アドレスの設計は十分に合理的ではありませんでした。

IP アドレス空間の使用率が非常に低い場合があります。
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。
- ルーターコストの増加
- ルート探索に時間がかかる
- ルーター間で交換されるルーティング情報の増加
2 レベルの IP アドレスでは柔軟性が不十分
- 適用されたアドレスリソースを十分に活用して新しいネットワークを拡張できない

1. 第 3 レベルの IP アドレス

第 3 レベルの IP アドレスは次のように記録されます: 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>}

例：

注：从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。把 IP 地址的主机号 host-id 这部分进行再划分，而不改变 IP 地址原来的网络号 net-id。

3 つのサブネットに分割されても、外部に対しては 1 つのネットワークのままです。
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2. サブネットマスク

サブネットマスクの役割

ネットワーク内のコンピュータがサブネットの構造を理解できるようにする
エッジルーターがサブネットの構造、
サブネットマスクの形式を理解できるようにします。
サブネットマスクも 32 ビット長の 2 進数で、一連の連続する 1 とそれに続く一連の連続する 0 で構成されます。
最初の 1 はネットワーク番号とサブネット番号に対応し、次の 0 はホスト番号に対応します。前の例のように:
- サブネット構造は次のとおりです: 10011100 00001100 ss xxxxxx xxxxxxxxx
- サブネットマスクは次のとおりです: 11111111 11111111 11 xxxxxx xxxxxxxx
  10 進数で書くと: 255.255.192.0

デフォルトのサブネットマスク
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ネットワークアドレス=(IPアドレス) AND (サブネットマスク)
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サブネットマスクは、ネットワークまたはサブネットの重要な属性です。
隣接ルータとルーティング情報を交換する場合、ルータは自身のネットワーク (またはサブネット) のサブネットマスクを隣接ルータに通知する必要があります。
ルーターのルーティングテーブルの各項目には、宛先ネットワークアドレスに加えて、ネットワークのサブネットマスクも指定する必要があります。
ルーターが 2 つのサブネットに接続されている場合、ルーターには 2 つのネットワークアドレスと 2 つのサブネットマスクがあります。

3.ゲートウェイ

ゲートウェイは、ネットワークを他のネットワークノードに接続する IP アドレスです。ネットワーク A のホストは、データパケットの宛先ホストがローカルネットワーク内にないことを検出すると、データパケットを自身のゲートウェイに転送し、その後、ゲートウェイはそれをネットワーク B のゲートウェイに転送します。その後、ネットワーク B のゲートウェイはそれをネットワーク B のホストに転送します。逆に。したがって、コンピュータのデフォルトゲートウェイを正しく指定する必要があります。指定しないと、データパケットをゲートウェイコンピュータに送信できず、他のネットワーク上のコンピュータと通信できません。ここに画像の説明を挿入します

デフォルトゲートウェイを設定する

手動設定
- これは、コンピュータの数が比較的少なく、TCP/IP パラメータが基本的に変更されない状況に適しています。
- デフォルトゲートウェイは、コンピュータが配置されているネットワークセグメントの IP アドレスである必要があり、他のネットワークセグメントの IP アドレスを入力することはできません。
自動構成
- DHCP サーバーを使用して、ネットワーク上のコンピュータに IP アドレス、サブネットマスク、およびデフォルトゲートウェイを自動的に割り当てます。
- この方法は、ネットワーク規模が大きく、TCP/IP パラメータが変更される可能性があるネットワークに適しています。
- この利点は、ネットワークのデフォルトゲートウェイが変更されると、DHCP サーバーのデフォルトゲートウェイ設定が変更されている限り、ネットワーク内のすべてのコンピュータが新しいデフォルトゲートウェイの IP アドレスを取得できることです。

4.ルーター

ルーター

複数の入力ポートと複数の出力ポートを備えた特殊なコンピューター。
タスクはパケットを転送することです。
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 (つまり、宛先ネットワーク) に従って、ルータの適切な出力ポートからネクストホップ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。

ルーターの構造
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