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ルーティングチュートリアルチュートリアル TCP/IP編
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Yuya Rin
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2014年9月29日にwakamonog meeting 6で行った「ルーティングチュートリアルチュートリアルのセッション」のうち私が担当したTCP/IP編のスライドです。
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ルーティングチュートリアルチュートリアル TCP/IP編
1.
ルーティング チュートリアル チュートリアル
2014/09/29 wakamonog meeting 6
2.
/ 29 構成
✦ インターネットとTCP/IP:ゆやりん ✦ インターネットの構造:たいじ ✦ ルーティングプロトコル:なおくん ✦ ネットワーク構築例 ‣ コンテンツプロバイダ:かっきぃ ‣ ISP:まつもと 2
3.
/ 29 自己紹介
✦ 川上 雄也 (@yuyarin) ‣ インターネットマルチフィード株式会社 ‣ 国内最大のInternet Exchange「JPNAP」の運用 - Ethernet網の設計・構築・運用からツールやシステムの 開発からコミュニティ活動まで幅広くやってます ‣ もともとドワンゴでプログラマとかやってましたが, インターネットの楽しさに惚れ込みました 3
4.
インターネットってなんですか?
5.
Webサイトを見るとき TCP/IPのはなし
6.
/ 29 Webサイトを見るとき
6
7.
/ 29 Webサイトを見るとき
インターネット wakamonog.jp Webブラウザ Webサーバ OS 203.0.113.4 192.168.0.2 IPv4アドレス 7
8.
/ 29 Webサイトを見るとき
✦ Webブラウザというアプリケーションがイン ターネットの先にあるWebサーバと通信する ‣ ブラウザはOSの機能(API)を使うことで,実際は OSが通信を行なっている ✦ 通信にはIPアドレスを使う ‣ そのために”wakamonog.jp”という「名前」か ら”203.0.113.4”というアドレスへの変換が必要 8
9.
/ 29 名前からアドレスへの変換
インターネット wakamonog.jp 203.0.113.4 192.168.0.2 9
10.
/ 29 DNS:
名前からIPアドレスへ wakamonog.jp 203.0.113.4 インターネット 192.168.0.2 10 キャッシュサーバ .jp 権威サーバ
11.
/ 29 Web(HTTP/HTML)
インターネット wakamonog.jp 203.0.113.4 192.168.0.2 11 HTTPでHTMLをやりとりする
12.
/ 29 通信するためには?
✦ 宛先まで到達できること 12 IP (Internet Protocol)
13.
/ 29 IP通信
インターネット wakamonog.jp 203.0.113.4 198.51.100.1 13
14.
203.0.113.4 / 29
ルータがIPパケットを転送 wakamonog.jp ルーティングテーブルに基づいて その都度適切なルータに転送される =フォワーディング インターネット 14 198.51.100.1 適切な経路を決定する=ルーティング
15.
/ 20 IPルーティング
経路広告 wakamonog.jp 203.0.113.4 203.0.113.0/24はこっちだよ 198.51.100.1 インターネット ルーティング 真ん中の経路が一番近い! 15
16.
/ 20 IPルーティング
wakamonog.jp 203.0.113.4 198.51.100.1 上の経路が一番近い! インターネット 非対称経路 198.51.100.0/24はこっちだよ 16
17.
/ 29 経路交換
✦ 「ルーティングプロトコル」を使って経路情報を広告する ‣ 経路情報=(宛先, 次のルータ, 属性) ✦ 経路情報に基づいて、宛先に届けるための次のルータ (Next-Hop)を決定する(ルーティング) ✦ お互いに経路を広告し合う=経路交換 ✦ 経路が広告されると、トラフィックが吸い込まれる 17
18.
/ 29 IPの大事なこと
✦ IPのパケットは消えてしまうのは当たり前 ‣ ルータの処理能力を超えたものは捨てられる ‣ 転送中にデータが壊れてたときも捨てられる ✦ 往路復路で非対称の経路になることが普通 ✦ 宛先に対して評価値が同じ経路が複数ある場合は どっちにいくのかわからない(ECMP) ✦ パケットの到着順序は保証されない 18
19.
/ 29 通信するためには?
✦ 宛先まで到達できること 19 IP (Internet Protocol) ✦ 正しい順番で完全なデータが送られること ✦ 通信しているプログラムを区別できること TCP (Transmission Control Protocol)
20.
/ 29 TCPがやっていること
✦ プログラムの区別(ポート番号) ✦ コネクションの確立 ✦ 再送制御 ‣ 落とされたパケットを再送してもらう ‣ データの順序を保証する ✦ フロー制御 ‣ 通信相手や自分の忙しさ具合で流量を調整する ✦ 輻輳制御 ‣ 通信路の混み具合に応じて流量を調整する(公平性) 20
21.
/ 29 3-way
handshake ✦ TCPのコネクションを確立する SYN SYN+ACK ACK 開始まで1.5往復必要 21
22.
/ 29 TCPのデータの転送
✦ 確実にデータを転送するために DATA ACK 毎回ACKする DATA まとめて送るACK 22
23.
/ 29 TCPのデータの再送
✦ ACKが無いともう一回送ってみる DATA 1 ACKがない DATA 1 もう一回送るACK 23
24.
/ 29 TCPの輻輳制御
✦ 輻輳=処理可能な容量を超えること ✦ パケットロスや遅延などから判断する ✦ OSによってアルゴリズムは違う ‣ 定義されているのはプロトコルのみで アルゴリズムは各実装の自由 ✦ 様々な輻輳制御アルゴリズムが提案されてきた ‣ 公平性を保ちながら高速性を向上させる 24
25.
/ 29 TCPの問題点
✦ データを送るたびにACKを待たなければい けないのでRTTが大きいと通信が遅い ✦ 動画ストリーミングなどに不向き ‣ 遅延はあってもいいのでスループットを出したい ‣ パケロスしても大丈夫なので信頼性は要らない 25 UDP (User Datagram Protocol)
26.
/ 29 IPとTCPの完全分業制
スケールする! ✦ IP ‣ コネクションレス=ステートレス ‣ パケットが落ちても気にしない ‣ 信頼性は無いけど宛先まで届ける機能 ✦ TCP ‣ コネクションフル=ステートフル ‣ パケットが落ちていたら再送してもらう ‣ 信頼性のある通信路を構築する機能 26
27.
/ 29 TCP/IP4層モデル
27 ✦ 機能の分離とモジュール化 Application TCP IP Ethernet ありがとう!好き勝手やるよ! 通信の信頼性を保証するよ! パケットを宛先まで届けるよ 物理的な通信なら任せて!
28.
/ 29 まとめ
✦ インターネットの通信はTCP/IPで動いている ✦ IPは宛先までパケットを届ける役目 ✦ TCPはパケットの完全性を保証する役目 ✦ 役割分担が機能しているおかげで、インター ネットは世界規模でも動いている 28
29.
/ 29 APRICOT-APAN2015
✦ アジア・パシフィック地域のネットワーク 運用者の国際カンファレンス ‣ 前半チュートリアル ‣ 後半カンファレンス ✦ 来年は日本の福岡で開催 ✦ wakamonogやるかもね! 29
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