ネットワークの基本1〜パケット通信とInternetProtocol

ネットワークの基本について学ぶ 第1回？ パケット通信とInternet Protocol 2017/9/14 佐々木 健

この文書について 新卒の若者が、ネットワークわからん、と社内マストドン でつぶやいてたので、じゃ勉強会やるかー、と思って書い てみたものです。 5人ぐらいで適当に悩み事相談すれば良いかな、と思って たら、参加希望者が沢山いて真面目に書くはめになりまし た。 口は災いの元だと思いました。 とりあえず今回はライトにわかりやすい内容でも喋ろうか と思ってます。

本日のタイムスケジュール(予定) ● ● 参加者の自己紹介(5分) – 人数が少なかったら全員 – 人数が多かったら近くにいる5人に自己紹介 初回なのでイントロ(5分) – 参加者のレベルのプロファイリング等 ● 本編(15分) ● 質疑(5分) ● フォローアップの連絡先等説明(2分)

自己紹介タイム ● ● 参加者の自己紹介(5分) – 人数が少なかったら全員 – 人数が多かったら近くにいる5人に自己紹介 初回なのでイントロ(5分) – 参加者のレベルのプロファイリング等 ● 本編(15分) ● 質疑(5分) ● フォローアップの連絡先等説明(2分)

参加者プロファイリング(挙手!) ● ● ● 職種 ● 入社年次 – エンジニア(ネットワーク/それ以外) – 新卒 – デザイン – 去年の新卒 – その他 – 中途1年以内 – 中途3年以内 – もっと先輩 参加動機 – 知的好奇心 – 復習 – 仕事で困っている ● 期待する内容 年齢 – 10代 – 20代 – なんとなく理解したい – 30代 – 原理原則を知りたい – 40代 – 仕事に役立つことが知りたい – ディープなことを知りたい ● 社内マストドン使ってる？

今日のお題 パケット通信とInternet Protocol

パケット通信とは何か？ 郵便でデータを運ぶイメージ 封筒には、 宛先、差出元が書いてある

配送方法1(直接渡す) お互いが近くにいて顔もわかる場合 差出人が相手に直接手渡し

配送方法2(書類置き場の活用) ちょっとオフィスが大きくなって顔がわからない場合等 書類置き場に入れる 書類置き場をチェック 自分宛のものがあったら受けとる

配送方法3(配達人が頑張る) さらにオフィスが大きくなって専門の人を雇ってみたり 書類置き場に入れる 書類置き場を配達人がチェック 宛先まで届ける

配送方法4(配達先が増えた場合) さらにオフィスが大きくなってフロアが増えた!! 近くの書類置き場に入れる 宛先に届ける 宛先に近い書類置き場に転送

配送方法5(外の人にも配達したい) 郵便の活用 ポストに投函 宛先に届ける

配送方法6(遠くに届けたい) 県をまたいだ配送 トラック輸送 ポストに投函

配送方法7(海外に届けたい) 飛行機便を利用 飛行機便 ポストに投函

共通なこと1 宛先、差出元 を書いてどこかに送る

共通なこと2 宛先を見て 適切に処理する

その結果 届く!!

インターネットの基本アイディア ● データをパケット通信で送る ● パケットには宛先と差出元を書いておく ● ● パケットを受けとった人は各自が適切に判断して 処理をする 宛先、差出元はユニーク(世界でひとつだけ)

RFC:791 INTERNET PROTOCOL 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |Version| IHL |Type of Service| Total Length | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Identification |Flags| Fragment Offset | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Time to Live | Protocol | Header Checksum | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Source Address 差出元 | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Destination Address | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Options | Padding | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Example Internet Datagram Header 宛先

RFC:8200 Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification 3. IPv6 Header Format +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |Version| Traffic Class | Flow Label | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Payload Length | Next Header | Hop Limit | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | + + | | + Source Address + | | + + | | 差出元 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | + + | | + Destination Address + | | + + | | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ 宛先

何が革新的だったのか？ ● 通信は、通信回線(サーキット)を用意して、そこを占有してや りとりするのが普通だった。 – ● その場合、通信回線、データ、の両方をきちんとケアする必 要がある。 – ● 銅線が切れると通信が切れちゃう!!。 パケット通信では、データにヘッダを付けて送るだけでOK。 簡単。 – ● 銅線ケーブルを拠点間でひっぱって電話をするイメージ。 データにヘッダを付けて送るというアイディアはインターネットの他の 技術でも頻繁に出てくる。 回線も占有する必要がない。共有が可能。

さらに便利に使うには ● ちゃんと相手に届かせるためにはどうすれば良いか？ – ● 大きなデータを送りたい、擬似的なサーキットが欲しい – ● ポート番号(UDP、TCP) IPアドレスはわかりにくい。わかりやすい名前を付けたい。 – ● TCP 1つのIPアドレスを複数の用途で使いたい – ● ルーティング DNS もっと用途を絞った便利な枠組みが欲しい – メール、ウェブ

考えると面白いこと ● 差出元って何に使うの？ ● 宛先を見て適切に処理する、の「適切」って何？ ● 不適切に処理されちゃうこともある？ ● 差出元の偽装は簡単では？ ● 善意が前提の仕組みは悪意に弱いのでは？ ● インターネットの管理者は誰？ ● インターネットの所有者は誰？

本日のお題はここまで 次回もなんかやる？

困ったり悩んだりしたときの解決方法 ● ググる – ● ネットには間違った情報が沢山あるけど、正しい情報もそれなりにあるよ 知ってそうな人に聞く – 先輩におやつを与えて良い関係を築こう – 私に聞いてくれても良い ● ● そういうポータルを今作ろうかと思ってる ちゃんと真面目に勉強する – 良いテキストを読む – 原典資料を読む – コードを読む – 手を動かす。コードを書いたり情報発信したり。

これからの進め方 ● ● ● 内容 – こんな感じでゆるゆる話を聞きたい？ – 人気があるテーマについて誰かが喋る？ – Q&A大会みたいなのをやる？ – そもそも需要あるの？ 時間枠 – こんな感じでゆるゆるやる？ – ちゃんとやるならデジラボの枠でやる？ – 数時間の集中講座みたいなほうが良い？ テキスト – 良さげなテキストは世の中に沢山ある。それをベースにする？

質疑応答

事前質問への回答1 ● 高負荷に耐えられるようにするには – ● データセンター見に行ってみたい – ● 耐えられないところをなんとかする。 希望者が沢山いればデータセンターチームと調整 ネットワーク構築時の予算ってどうやって算出しているの か？ – 一般論として設備投資は長期的なスパンで考えなきゃいけな い。 – 金額規模も大きいので悩ましい – でも投資しないと機会損失が生じる

事前質問への回答2 ● ● お金をかけるとネットワークの良さ（良さの単位や項目などあ まりわかっていないが）は向上するのか？ – 設計、実装次第だけど、お金と比例する部分はある。 – ケチるとロクなことはない。 そもそもネットワークを必要とする人とネットワークの構築が できる人とで、認識のズレなどが無いように話を進ませるに は何が重要なのか？ – コンテクストの共有、相互理解、が大事 – 何がしたいのか、何ができるのか、をお互いにちゃんと話す – お互いのリスペクトが多分大事、自分ができないことを相手がやっ てくれている、という意識をお互いが持つ必要がある。

事前質問への回答3 ● ● 他社と金額比較する方法はどうやっているのか？ – パブリッククラウドとオンプレミスの比較かしら？ – 金額は出てるはずなので比較してる人がどう判断し てるかかなあ？ 社内ネットワークの構造、VPNなどの知識。 – 担当者に聞くのが良いと思う。 – 聞いた内容はまとめて発信すると助かる人がいるん じゃないかなあ。

事前質問への回答4 ● 繋がらない、アクセスできない時の問題解決の思考ルート。＆よ くハマる所のShare。 – トラブルシュートは原因を切り分けていくのが近道 – ブロック毎に切り分けたりレイヤ毎に切り分けたり – チェックツール、テストツールを作っておくと楽ちん – 監視をちゃんと入れておくと楽ちん – 何をしたかの作業ログ確認も大事 – 普段と違うところを確認するためには普段を知っておく必要がある – 原因っぽいところを見付けても安心せずに他の原因も探し続ける ● – 通信相手が悪い、と思いこむのは要注意。こっちにも原因があるケースが結構あ る。 二次災害を防ぐため、トラブルシュート時も記録を残しつつ作業