コンピュータネットワークとは
情報通信技術まとめ.
通信技術
- 📡WAN
- 赤外線通信
- Bluetooth通信
ネットワーク機器
ONU
ONU (Optical Network Unit / 光回線終端装置) — 光信号と電気信号を変換する箱。光回線なら必ずいる
- モデム — ADSL/CATV 時代の同等物。ONU の先祖
- HGW (Home Gateway / ホームゲートウェイ) — ONU とルーターが一体化したレンタル機器。ひかり電話を使うとこれになる
- CPE (Customer Premises Equipment / 顧客構内設備) — 客先に置く機器の総称。ルーターも ONU も含む業界用語
ルーター
異なるネットワークを繋ぐ機械. LANとWANの間でパケット転送.
- LAN 側は 192.168.1.0/24 という 1 つのネットワーク
- WAN 側は ISP が管理する別のネットワーク
- この 2 つは別世界で、そのままでは繋がらない
ルーターの中身は Linux です。iptables(パケット処理ルール)で NAT も転送も実装
アドレス用語
- アドレスの用語
ここが WAN/LAN 境界の実体です。
- グローバル IP — インターネット上で一意。ISP から割り当てられ、ルーターの WAN 側につく
- プライベート IP — LAN 内だけで有効。RFC 1918 で 10.0.0.0/8 172.16.0.0/12 192.168.0.0/16 が予約されている。192.168.1.x を見慣れているのはこれ
- NAT / NAPT (Network Address Translation) — プライベート IP をグローバル IP に書き換える処理。Linux 界隈では IP masquerade とも。1個のグローバル IP を全端末で共有できるのはこの仕組み
- default gateway — 「宛先を知らないパケットはとりあえずここへ投げる」相手。LAN 端末にとってはルーターの LAN 側 IP
- DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) — IP アドレス・gateway・DNS を自動配布する仕組み。WAN 側でも使う(ISP からグローバル IP をもらう)のがポイントで、カフェのルーターが再起動時にやり直すのがこれ
- CGNAT (Carrier-Grade NAT) — ISP 側でもう一段 NAT する方式。IPv4 枯渇対策。グローバル IP がもらえないので外から自宅サーバに繋げなくなる。モバイル回線でよくある
セッション
コンピューター間でデータをやり取りするために設ける論理的な接続関係.
http (web ページ操作) でのセッション
複数の Web ページにまたがって行われる一連の処理・操作. 1 回 WEB ページにアクセスして, 複数のページを閲覧したりすると, 1 セッションで何ページ見た.
WEB アプリ・プログラムにおけるセッション
セッションは, シンプルな方法で個々のユーザーのデータを格納する仕組みで, 個々のユーザーに対して一意なセッション ID を用意します. これを用いて複数ページにまたがるリクエストの間で状態の情報を永続させることができます.
接続方式
ここは日本が特殊
日本は 回線事業者(NTT東西 = フレッツ)と ISP(プロバイダ)が分離しているという、世界的にかなり珍しい構造です。「回線は繋がってるがプロバイダ契約が切れてる」という状態がありえます。
- PPPoE (PPP over Ethernet) — ID/パスワードで認証してから繋ぐ古い方式。網終端装置という設備を必ず通り、ここが夜に詰まるのが有名な「夜間 25Mbps 問題」
- IPoE — 認証なしでネイティブに繋ぐ新方式。網終端装置を通らないので速い
- IPv4 over IPv6 — IPoE は IPv6 なので、IPv4 通信を IPv6 に包んで運ぶ。実装名が MAP-E(v6プラス, OCNバーチャルコネクト)と DS-Lite(transix, クロスパス)の 2 系統。この方式ではポート開放が制限される(MAP-E は割当ポートのみ、DS-Lite は不可)
経路と到達性
- routing — 宛先を見て next hop を決めること
- default route (0.0.0.0/0) — 全宛先にマッチする最後の砦。ここが消えると外に出られない
- hop — ルーターを 1 個通過すること。TTL (Time To Live) がホップごとに減り、0 で破棄される(ループ防止)
- traceroute / mtr — TTL を 1,2,3… と増やして経路を炙り出すツール。どこで死んでるかが分かる
- upstream / downstream — 上流(ISP 方向)/ 下流(端末方向)。「上流が塞いでる」はこの意味
- uplink — 上流への接続そのもの
📡DNS
Domain Name System（DNS). コンピュータネットワーク上のホスト名や電子メールのアドレスに使われるドメイン名とIPアドレスとの対応づけ（正引き、逆引き）を管理するために使用されているシステム.
- resolver (フルサービスリゾルバ / キャッシュ DNS) — 名前を IP に変換してくれる相手。端末が問い合わせる先
- authoritative server (権威サーバ) — そのドメインの正解を持っている本家
- forwarder — 自分で解決せず、上流の resolver に丸投げする役。家庭用ルーターはほぼこれ。端末から見ると DNS サーバの顔をしているが、実際は ISP の DNS に転送しているだけ
- 上流 DNS — その転送先。カフェの件で「引けなくなっていた」のがここ
DNSサーバ
- Google’s DNS (8.8.8.8)
- Cloudflare’s DNS (1.1.1.1)