ネットワーク方式と接続装置

要点と定義

ネットワークを理解するときは、信号を扱う装置、フレームを扱う装置、IPパケットを扱う装置の役割を区別します。リピータは物理層で信号を再生し、同種のセグメント間の伝送距離を延ばします。スイッチは主にデータリンク層で、宛先MACアドレスを基にフレームを転送します。ルータやレイヤ3スイッチはネットワーク層で、宛先IPアドレスを基にパケットを転送します。レイヤ3スイッチは、宛先アドレスに応じて適切なLANポートへパケットを中継します。

装置の役割は、何を手掛かりに何を転送するかで整理できます。リピータは信号を再生し、スイッチはMACアドレスを見てフレームを送り、ルータやレイヤ3スイッチはIPアドレスを見てパケットを送ります。たとえば、同じ建物内のネットワーク同士をIPネットワークとして接続する場面では、宛先IPアドレスに基づく転送が必要です。

交換方式には、通信相手間に専用の通信経路を確保する回線交換と、データをパケットに分けてネットワーク上で転送するパケット交換があります。パケット交換では、複数の通信がネットワーク資源を共有できます。LTEは、過去問で示された特徴として、全ての通信にパケット交換方式を用いる携帯電話網の通信規格です。

SDNでは、データを転送する機能と、その経路を制御する機能を論理的に分離します。転送を担うネットワーク機器と、ソフトウェアによる経路制御を組み合わせる構成です。OpenFlowは、その制御に使われるプロトコルの一つです。

ネットワークを複数のサブネットに分けるとき、サブネットマスクでネットワーク部とホスト部を区別します。たとえば、255.255.255.240は/28で、最後のオクテットのブロック幅は256−240＝16です。ネットワークアドレスが200.170.70.16なら範囲は.16～.31で、.16はネットワークアドレス、.31はブロードキャストアドレスです。通常のホストにはその両端を割り当てられません。

負荷分散装置は、同じ機能を持つ複数のサーバへ要求を振り分ける装置です。クライアントがアクセスするシステムの入口を負荷分散装置に向け、装置が登録されたサーバのいずれかへ転送する構成にできます。ログイン状態などをサーバ側で保持する場合、同じ利用者の要求を同じサーバに継続して振り分ける必要があります。HTTPヘッダ内のセッション識別情報を使えば、利用者単位の振り分けに利用できます。

適用条件と例

通信経路の障害を調べるときは、成功した通信と失敗した通信で、共通する機器・経路と異なる条件を比べます。あるPCへのpingが同一セグメント内から成功していても、別セグメントからのリモート操作が成功するとは限りません。pingとリモート操作では使う通信やポートが異なり得るためです。逆に、別セグメントのPCからSSH接続できたなら、その通信が通過したスイッチやルータの基本的な接続機能は動作していると判断する材料になります。特定のサービスだけ失敗する場合は、対象PCのソフトウェアや、そのサービスの通信を許可するファイアウォール設定が候補になります。

ファイアウォールの通信許可は、送信元、宛先、ポート番号などの条件で定めます。事務ネットワークから開発ネットワークへの通信を許可していても、開発ネットワークから事務ネットワークへの新しい通信まで自動的に許可されるとは限りません。たとえば、開発側からファイルサーバへ接続を始めるなら、宛先が事務ネットワークとなる通信規則も確認します。許可済み通信への応答パケットを通す設定と、逆方向から開始する通信の許可は区別します。

サブネットのホスト範囲は、マスクのブロック幅から求められます。/28なら最後のオクテットは16個ずつ区切られます。.16から始まる範囲は.16～.31で、ホストに使える範囲は.17～.30です。アドレスを選ぶ際は、同じサブネット内かだけでなく、ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを除外します。