リピータ、ブリッジ、スイッチ、ルータ

前置き

リピータ、ブリッジ、スイッチ、ルータについて、まとめます。OSIの7階層とかを少し勉強したくらいの知識を前提とします。

本文

レイヤ2~レイヤ4

レイヤと、そこで使われる代表的なプロトコルについて。

レイヤプロトコルデータ単位
L4TCPTCPパケット、セグメント
L3IP、ICMPIPパケット、IPデータグラム
L2イーサネットMACフレーム

MACフレームの構造は、こんな感じ。

送信先MACアドレス送信元MACアドレスフレームタイプデータ*FCS(誤り検出)
6バイト6バイト2バイト46~1500バイト4バイト

アドレスについて。

  • MACアドレスの上位3バイトがベンダーID
  • IPアドレスは、ネットワークアドレスとホストアドレスに分かれる
  • IPアドレスからネットワークアドレス部分を取り出すビット列がサブネットマスク

TCPヘッダのコントロールフラグについて。

  • FIN …通信終了
  • SYN …通信開始
  • RST …リセット
  • PSH …プッシュ(即、上のレイヤへ渡す)
  • ACK …了解
  • URG …緊急。

通信開始のハンドシェイクについて。

  1. → SYN
  2. ← SYN+ACK
  3. → ACK

通信終了のハンドシェイクについて。

  1. → FIN
  2. ← ACK
  3. ← FIN + ACK
  4. → ACK

レイヤ間でのパケットの分割と合成

レイヤ間をデータが超えるとき、パケットの分割や合成が起きるかどうかについて。

レイヤ分割/合成の有無
L2~L3あり
L3~L4無し
L4~アプリ層あり
  • 1つのIPパケットの最大長は64KB
  • L3・L4間のパケット分割/合成は無いので、TCPパケットの最大長は、IPパケットの最大長に依存
  • L2・L3間のパケット分割/合成は可能(つまり、1つのIPパケットを複数のMACフレームに分解して通信可能)
  • しかし、分解/合成のオーバーヘッドを避けるため、1つのMACフレームに収まるようにTCPパケットサイズを調整することが多いみたい(詳しくは、TCP、MSS、MTU、ウィンドウなどで検索)。

リピータ(L1)

  • L1(物理層)の信号を中継する
  • 減衰した波形を増幅・整形する
  • 2ポート(イーサネットケーブルの延長コネクタみたいな感じ?)

リピータハブ(L1)

  • 3ポート以上のリピータ

ブリッジ(L2)

  • リピータ兼務
  • MACフレームを中継する
  • 不正フレームは中継しないので、一方のコリジョンが他方に波及するのを防げる
  • 2ポート

ラーニングブリッジ(L2)

  • ブリッジ兼務
  • MACフレーム内のMACアドレスを解釈する
  • MACアドレステーブル(MACアドレスとポートの対応)を持ち、不要な中継を抑止する

L2スイッチ(別名スイッチングハブ、L2)

  • 3ポート以上のラーニングブリッジ

ルータ(L3)

  • IPパケット内のIPアドレスを解釈する
  • ルーティングテーブル(ネットワークアドレスとルーティング先IPアドレスの対応)を持ち、IPパケットを適切なルーティング先へ中継する

L3スイッチ(L3)

  • ポートをVLAN ID(Virtual LAN ID)でグループ化し、別々のネットワークとして扱う
  • VLAN間のルーティングを行う

コマンド

netstat
通信の状態を表示。
ping
到達可否の調査。
tracert/traceroute
経路の調査。途中にICMPを通さないルータがあると使えない。
arp
蓄積したMACアドレス情報を表示。
route
ルーティングテーブルの管理。
Last modified:2011/06/02 22:39:59
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References:[サーバ管理・Linux関連]
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