ネットワーク層、トランスポート層の基礎技術

■NAT

・プライベートIPをグローバルIPに変換してインターネットに接続する機能

・基本的に1対1の変換をする

・NATテーブルでは、変換前IP、変換後IPを管理する。

■NAPT

・変換前後のIPアドレスに加えてポート番号も認識して変換する機能

・１対多の変換も可能

・NAPTテーブルでは変換前IPとポート番号、変換後IPとポート番号を管理する。

■CGN(NAT444)

・IPSなどの通信キャリアで使用されるNAT機能。

・アクセスのたびにIPアドレスが変わるとオンラインゲームなどで不都合がはっせいするので、クライアントが同一のIPアドレスを使い続けるようになっている。

■IPアドレス

・1~255の数字を4つ組み合わせた4バイトの情報

・自分自身の端末を指定するアドレスとしてループバックアドレスを使える。

　→IPは127.0.0.0/8(127.0.0.1～127.255.255.254)の範囲で使うことができる。

　→自分向けの通信をする処理がある場合、ループバックアドレス利用することで外部からの不正利用を避けることができる。

■ICMP

・ICMPはプロトコル番号が１でTCPでもUDPでもない。

・ICMPにはTypeの領域があり、例えばpingの正常応答の場合はTypeには0が設定され、ルータが知らないネットワークのping応答の場合はTypeには3が設定される。

・ICMPを使った通信で現在の経路よりもよい経路がある場合にはそれを通知するICMPリダイレクトがType5で送信される。

■traceroute

・TTL(生存時間)のパラメータを持ち、目的のIPに到達するまでに経由した装置のIPを要求基に返すようになっているので、目的のIPまでの経路がない状態でも途中までの経路がわかる。

■IPv6

・2バイトの情報を8つに区切って、合計16バイトで装置の宛先を示すことができる。

・表記ルールとして、

　・0で始まる場合、0を省略する

　・すべて0の場合は:0:で省略する
　・連続する:0:は::で省略可能
・IPv4のヘッダは20バイトだが、IPv6のヘッダは40バイト
・拡張ヘッダを使うことで機能を追加することができる。
・IPv6アドレスには以下の種類がある
　・グローバルユニキャストアドレス(グローバルアドレス)
     →200::/3　200で始まる
　・ユニークローカルユニキャストアドレス(プライベートアドレス)
　　→fd::/8　fdで始まる
　・リンクローカルアドレス
　　→fe80::/10　が自由に使える

■マルチキャストアドレス
・マルチキャスト通信ではデータを受け取りたいPCをマルチキャストIPアドレス(224.0.0.0～239.255.255.255)でグループ化する。受信側にも受信するマルチキャストIPが設定されていて、該当するものだけを受信する。

・マルチキャストを実現するためにIGMPというプロトコルが存在しており、PCがマルチキャストグループに所属する際にはIGMP joinが送信され、離脱するときはIGMP leaveを送信する。
・通常、L2SWはマルチキャストフレームを接続しているすべての端末に転送してしまうが、IGMPスヌーピングが有効になっている場合、IGMPメッセージの内容を元にマルチキャストグループが存在するポートを認識し、ふようなパケットを送信しないようにする機能がある。

■TCP
・スライディングウインドウ
　→コネクションが成立した端末同士でデータの受け渡しをする際に、応答を待たずにデータを送信する仕組み。

■ルーティング
・静的ルーティングでは設計した通りの経路選択を行うことができるが、障害発生時などに自動で経路が切り替えられないデメリットがある。
・ルーティングプロトコルにはIGP(RIP,OSPF)とEGP(BGP)の2種類がある。

・RIPは動的ルーティングを行うプロトコルだが、経路情報の更新が30秒周期で行われるため即時性がなく、ホップ数でネットワークを判断するので回線速度を考慮できない。
・RIP2では更新情報を受けとる際の認証機能が追加になっている。IPvに対応したRIPngというものもある。
・OSPFはIFの情報変化をチェックして経路情報を制御する。経路情報は回線情報から求めたコストの値を参考にして選択する。
・コストが同一の場合は負荷分散をして経路を選択する。
・ネットワークが大規模になると動的ルーティングの負荷が大きくなる。それを防ぐためにルータ30台程度で1つのエリアにして、動的ルーティングを行う。
・OSPFではルータ間で経路情報のやり取りの為にLSAと呼ばれる情報を広告する。
・OSPFを扱うルータの中でエリアの代表となる物を代表ルータと呼び、他のエリアや他のプロトコルのエリアの境界に置かれるルータをエリア境界ルータ、AS境界ルータと呼びます。

・BGPはそれぞれのルータが経路情報を持つことによってループを抑止して経路を決定する