ネットワークスペシャリスト

目次

• プロトコル
• OSI基本参照モデル
• ネットワークの種類
• 集中処理と分散処理
• インターネット技術
• 仮想化の技術とクラウド
• モノのインターネット

プロトコル

プロトコル：プロトコルは明示的。ネットワークの勉強はかなりの部分プロトコルの勉強となる。ベンダが新たな企画を作成する際、最初から標準化機関と協力するケースも多くなった。
プロトコルによっては詳細が詰め切れていないものもあり、細目をベンダが独自に解釈している場合がある。その場合の解釈の異なる機器同士は接続できないことがある。また、プロトコルに記載された事項をすべて満たすと製品は標準的な性能になりがちで、ピーキーな性能を必要とする専用システムには向かない場合もある。

標準化を推進する機関等

• IETF・・・Internet Engineering Task Forcの略。RFCという規格文書を発行する。
• RFC・・・Request For Commentsの略。IETFが発行する規格文書の子と（提案の形をとる）。
• ISO・・・International Organization for Standardizationの略。国際標準化機構のこと。
• ITU・・・International Telecommunications Unionの略。国際電気通信連合。下部組織にITU-Tがある。
• ITU-T(ITU-TS)・・・ITU Telecommunication sectorの略。ITUで電気通信技術の標準化を担当する部門である。
• NIST・・・National Institute of Standards and Technologyの略。米国標準技術局のこと。

用語一覧

OSI基本参照モデル

OSI基本参照モデル：ISOが取り決めた標準モデル。各プロトコルが実現する機能を７つのグループに分けて整理したことが特徴。

OSI基本参照モデル

エンティティとサービス

• N層・・・OSI基本参照モデルのそれぞれの階層を言う。
• エンティティ・・・N層に存在する通信機器などの実体
• プロトコル・・・N層同士に属するエンティティ同士がが相互に通信するための取り決めと定義できる
• インタフェース・・・N層のエンティティがN-1層やN+1層の異なる階層のエンティティと通信する窓口OSI基本参照モデルでは下位層がインタフェースを提供する。
• サービス・・・下位層が提供するインタフェース機能のこと

コネクション

コネクション：N+1層のエンティティが他のN+1層のエンティティと通信を行うためにN層のサービスを利用する。これを「N層のコネクションを利用したN+1層同士の通信」と言う。つまり、N+1層がN層に対してサービス要求を行い、N層のエンティティ同士が通信を行う。

FTPとTFTP：FTPファミリでFTPはTCPを使うがTFTPはUDPを使う、計２系統が存在する。

用語一覧

ネットワークの種類

LANとWAN

違いは通信事業者が介在してサービスを提供するかどうかで判断する。

コネクション型通信とコネクションレス型通信

• コネクション型通信・・・データ転送を行うに先立って、通信相手が有効な状態で機能しており伝送データも届く状態にあることを確認する方式。安全性が高いがコネクション確立するための確認手順を踏まなければ伝送できないため通信のオーバーヘッドは増加する。実装例としては、TCP、フレームリレー、電話がある。
• コネクションレス型通信・・・相手ノードとの接続を確認せずにデータ伝送を行う方法。オーバヘッドが小さく、相手を特定しないブロードキャスト通信ができるが、通信の伝達確認はできない。実装例としてIP、UDPがある。

回線交換とパケット交換

• 回線交換・・・電話が典型例。通信に先立ってPBX等の交換機が送信者と受信者の電話機を接続し、回線を確保する。通話している間その回線は干渉されない。通信品質がよい。電話であれば通話がクリア、データ通信であればスループットが高いと言った利点がある。セキュリティも比較的良好。回線占有するため回線の使用率が低くなりやすい。従量料金がかかるため長時間通信には向かない。
• 長所・・・通信品質が良い。短時間に大量のデータを送るときに効率が良い
• 短所・・・回線の使用効率が必ずしも良くない。少量のデータを長時間にわたって伝送する場合などに、高コストになる。
• パケット交換・・・インターネットが典型的。伝送するデータをパケット（小包）と呼ばれる単位に区切って、各パケットに伝送情報（ヘッダ：宛先などを記述する）を添付して送信する。最大の特徴は、一本の回線を複数の端末でシェアできること。パケットは断続的に送信されるためある端末が送信中でも他の端末も合間にパケットを送信できるため回線の使用率が良い。
  
• 長所・・・障害に強い。多種の端末を比較的容易に接続できる。少量のデータを少しずつ伝送する用途でコスト効率がよい。
• 短所・・・伝送遅延が大きい。リアルタイム通信や、バースト通信などには不向き。セキュリティの水準を維持するのにコストがかかる。

用語一覧

集中処理と分散処理

集中処理

メインフレームへダム端末と呼ばれる最低限の表示能力や接続能力を持つ端末が処理を依頼する形式。
通信プロトコルもメインフレームがすべてを制御する。情報資源を一元管理できる点で効率的だが、情報部門の管理比率が大きいため、各ユーザ部署からの容貌がすぐには反映されないなどシステムの柔軟性に問題があった。
専用室で管理され、電源事故やセキュリティ事故に強靭だが、端末の機能が上がってくるとメインフレームの処理能力が無駄になるというデメリットを持つ。

分散処理

端末の能力が向上し、業務の流動化からシステムの改変が頻繁になり集中処理型の柔軟性のなさが問題となってきた。そこで、システムの管理権限をユーザ部門に大幅に委譲し、システムの開発（EUD:End User Development)や運用/管理(EUC:End User Computing)を行うようになった。このような処理方式が分散処理システム。
GUIなどの登場により、開発や運用に必要となるスキルがわずかで済むことが、この傾向を後押しした。
分散処理システムは、情報資源が個別部署や支社などに配置されネットワークで接続されている状態。構造変化に柔軟に対応しやすいメリットがありますが、全体を協調させるためのコストは高い。

分散処理の種類

※詳細は「用語一覧」を確認

• ピアツーピア型
• クライアントサーバ型
• ファットクライアント
• シンクライアント

クライアントサーバシステム

クライアントサーバシステム

単純クライアントサーバモデルはクライアントとサーバの２層構造で処理が分割される。この場合サーバないでは業務を行うプロセスとそのデータを保存するプロセスが同時に動いているが、１つのサーバは一つの機能に特化した方がメンテナンスがしやすく、性能も向上する。

３層クライアントサーバシステム

クライアントサーバシステムのうち、業務ロジックとデータの保存を分離したもの。業務の流動性が高まっており、業務ロジックは短期的に変更が加えられることが多くなっているが保存したデータは不変のものも多いので、業務ロジックが変更されるたびにデータの形式などが変更されるのは好ましくない。異なる業務ロジックから同一データを呼び出せなど、データが運用しにくくなるだけでなく、不具合が発生する確率も高くなる。
業務ロジックとデータを分けてしまえば、業務ロジックの柔軟性とデータの運用性と堅牢性を同時に実現できる。
Webアプリケーションを使う場合、プレゼンテーション層はクライアントマシンのブラウザが担う。（ＯＳに依存しない）アプリケーション層はWebサーバが担う。

用語一覧

インターネット技術

インターネットの意味：本来的には、ネットワーク間接続を指すが、ネットワーク間接続を繰り返して世界中が結ばれた結果の総体をインターネットと呼ぶようになった。

IPアドレスとドメイン名

• IPアドレス:「ネットワークアドレス部/サブネットワークアドレス部/ホストアドレス部」に分けられる。
• IPv4：32bit二進数
• IPv6：128bit二進数
• ドメイン名：IPアドレスが通信機器にとって利用しやすい形式であるため、人間に理解されやすいようにつけた別名

ルーティング

ネットワークとネットワークをつなぐルータによって接続したり遮断したりする。中継を行うときは少しでも最終目的地に近いネットワークに対して中継を行うことで、通信を迅速に完遂する。どのルータに通信を中継（ルーティング）するかは、ルータが採用している経路計算アルゴリズム（ルーティングプロトコル）によって異なりますが、最終目的地までに経由するルータの数や回線の太さなどが考慮される。IPは蓄積交換型のネットワークであるため、例えば最短と思われた経路が故障などにより不通になったら、経路の再計算を行い再送することができる。

TCP/IP

TCP/IPプロトコルスイート:TCP/IPと書かれるよく一緒に使われるプロトコル群。同一の設計思想のもと造られたプロトコル群として定義される。

用語一覧

仮想化の技術とクラウド

サーバー仮想化

複数の物理マシンをまとめて１台の仮想マシンとして扱ったり、逆に１台の物理マシン上に複数の仮想マシンを展開することができる。

• ゲストOS・・・仮想マシン上で実行するOS
• ホストOS・・・物理マシン上で実行するOS

ネットワーク仮想化

スケーラビリティ

状況に応じて物理資源の割り当てを変化させること、そのやりやすさ。クラウドでは最も大規模な仮想化技術が使われていて、不特定多数のアクセスに応えて、資源の割り当てや回収が即時に行われている。

• スケールアップ：既存サーバにCPUやメモリを足す
• スケールアウト：新規サーバを追加する
• スケールダウン：既存サーバのCPUやメモリを外す

クラウドコンピューティング

クラウドの本質はサービスがどのサーバで実行されているのかわからないことで、その時点でソフトウェアに割り当てられる資源が確保されて、実行される。これによってスケーラビリティを確保できる。また大規模な運用によってサービスを低価格で提供できる可能性がある。どこにデータやサービスが配置されるかわからないため、自社データに他国の法律が適用されてしまうリスクやセキュリティのリスクがある。クラウドサービスによっては、利用するデータセンターの地域（リージョン）を選択できる。

• プライベートクラウド：自社インフラをクラウドとして構築したもの。初期コストや機材の交換などの運用コストはかかるが、利用者は柔軟な利用が可能。
• パブリッククラウド：一般的なクラウドサービス

モノのインターネット

IoT(Internet of Things)

IoTと明示的に言った場合には、条件に合致した機器を自動的に接続して、情報のやり取りを行うような使い方が想定される。サーバが何らかの情報を欲しいときに、その情報を取り扱っているセンサーを自動的に検索・接続して情報を取得するようなケースがある。

エッジコンピューティング

IoTと親和性が高い応答速度向上手法。IoTでは莫大なトラフィックが発生することになるが、それを全てクラウドと接続すると輻輳や遅延のリスクを高める。そこで、物理的な距離でも論理的な距離でも端末(IoT機器)に近い場所にエッジサーバを置き、端末から見た応答速度の向上を図る。インターネットの基幹部分にトラフィックが流入しないので、ネットワーク全体のトラフィック総量の削減や最適化に役立つ

M2M(Machine-to-Machine)

インターネットを介さない閉鎖通信で、機器と機器がつながって自動制御されている場合は、IoTではないけれどもM2Mには該当する。

IoT機器の通信プロトコル

IoT機器の特徴として、電力確保に不安があること、少量の通信を低頻度で行うことがある。このニーズにこたえるプロトコル。

• LPWA(Low Power,Wide Area:低電力広範囲通信)技術:LoRaなど
• MQTT(Message Queuing Telemetry Transport):IPネットワーク上で動作する軽量プロトコルで、１つ１つは小さいけれども量の多いパケットを、低遅延で伝送することに特化したつくりになっている。(Publish/Subscribe型の配信形態 送信者（パブリッシャー）は、ブローカーという中継者に配信を任せることができる。
• MQTTS(MQTT SSL)