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【技術書要約】TCP/IPの絵本を３分で理解する

技術書要約

実現したいこと

TCP/IPの絵本という本を読みました．

内容が深いところまでは入っていかないですが，概念的な理解には十分で，とてもいい本だったので，少しでも興味がある人が読んでいただけるように，簡単に要約しました．

やったこと

以下，各目次ごとのポイントを，質疑応答形式でまとめました

TCP/IPの勉強をはじめる前に

プロトコルとは？

  • インターネット通信をする際の規約？
  • コンピュータ同士が問題なくデータをやり取りするためのマニュアル
  • HTTP,FTP,TCP,IP,Ethernetはすべてプロトコルの一つ

LANとWANの違いを説明すると？

  • LANはLocal Area Networkで，WANはWide Area Network．WANは，会社の支店間など，インターネットほどつながっていないが光ファイバーなどでつながっている中間規模のネットワーク

イントラネットとは？

  • インターネットを使った地域限定版のLANのこと

TCP/IPの概要

TCP/IPとは？

  • ネットワーク疎通を確認する通信プロトコル？
  • データの送受信に関わる，信号への変換＝＞伝達＝＞データの再変換という一連の手続きをまとめたもの．
  • Transmission Control Protocol
  • パケット通信はTCP/IPの特徴

TCP/IPの構造はどうなっている？

データの後ろに付加する情報をなんと言う？

  • トレーラ

通信サービスとプロトコル

URLってなんの略？

  • Uniform Resource Locator

メールサーバーの仕組みを2つのプロトコルを用いて説明すると？

  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)が送信者からメールサーバーへの送信，メールサーバーAからBへの送信を行う．メールサーバーBからPOP(Post Office Protocol)でメールを取得し，受信を完了する

ファイル転送の仕組みをプロトコルを使用して説明すると？

  • FTP(File Transfer Protocol)によって一時的にサーバーにファイルがアップロードされ，通信を許可されたクライアントがダウンロードできる仕組み

遠隔ログインのクライアントを挙げると？

TelnetとSSLの違いは？

  • Telnetはコマンドをそのまま流すので，通信の内容が筒抜けになる

IMとは？

アプリケーション層

アプリケーション層の役割は？

  • 実際の処理をするところ？
  • アプリケーションでデータを扱えるように加工，表示，再生する層
  • HTTP，POP３，FTPなどはこの層

アプリケーションヘッダにはどんな情報が入っている？

  • 接続元IP,時刻，URL，リクエストパラメータ，セッションキー，認証パブリックキー？
  • リクエストには，メソッド，ホスト名，対応しているファイルの種類や文字コード，言語など

ヘッダとボディはどうやって分ける？

  • 空行を入れると，その下はボディ．GETメソッドの場合はボディは空になる

HTTPのように，１回の要求と応答で完結する通信のことをなんと言う？

クッキーはなぜ必要？

  • ステートレスでない場合，前回の通信の続きということを証明するため

クッキーはどうやって埋め込む？

  • CGI(Common Gateway Interface)を使ってWebページを作成した後，ヘッダーにクッキーとクッキーを保存させるコマンドをくっつけて返す

クッキーはどこにどれだけの期間保存される？

  • クライアント側のブラウザに保存され，基本はブラウザを閉じたら削除される

SSL/TLSとは？

  • SSLはセキュアな通信のこと？TLSは全くわからない．セキュアな通信だけど公開暗号鍵方式を使っていないとか？
  • Secure Sockets LayerとTransport Layer Securityのことで，インターネット上のデータ通信を暗号化するためのプロトコル．SSLを標準化したものがTLS．

SSL/TLSの仕組みを流れで説明できる？

  • wwwサーバーがロック専用の公開鍵と秘密鍵を作成
  • CA（認証局）が共通鍵を作成
  • CAは共通鍵でデータを暗号化する．データと共通鍵を安全にわたすため．それを公開鍵で暗号化する
  • wwwサーバーが秘密鍵で共通鍵と暗号化されたデータを取り出す．これにより．共通鍵が暗号化されて渡された．
  • 以後，クライアントとwwwサーバーは共通鍵を使って暗号化・復号を行う

SMTPプロトコルとは？

  • 全くわからん．電子メール系のプロトコル？
  • Simple Mail Transfer Protocol だったはず．

SMTPの手順は？

  • コマンドはアルファベット４文字．レスポンスは３桁の数字らしい
  • 通信確立=>220 => HELO => 250 => MAIL FROM<~.jp> => 250 => RCPT TO <~.jp> => 250 => DATA => 354 => メッセージ => 250 => QUIT => 221 => 通信切断という手順

POPプロトコルとは？

  • 全くわからんな．その都度リクエストを送るプロトコル？
  • 自分宛てのメールをメールサーバーから受け取るプロトコル．POP３が主流

POPの手順は？

  • コマンドはアルファベット４文字．レスポンスは+OKか-ERRのいずれか
  • 通信確認，ユーザー認証＝＞メールボックスの状態確認＝＞メールを取り込む＝＞通信の切断という感じ

エンコード・デコードとは？

MIMEとは？

  • これもまったくわからん．なんやろ．処理のこと？
  • 本来，メールの件名は英数のみ，本文はテキストのみだが，それを日本語や画像に対応させる仕組みのこと
  • 日本語や画像などをUS-ASCIIの文字列にエンコードし，デコードするときに必要な情報をヘッダーに加える
  • BASE64という方式が有名

トランスポート層

トランスポート層の役割は？

  • これはなんだ？通信を疎通させる役割？
  • 送信されたデータを確実に受信側のアプリケーションに届ける層．
  • パケット分割はこの層の役割．どのポートがどのサービスにつながっているかを判断して振り分けるのもここ
  • TCP，UDPはこの層

UDPとは？またどこで使われる？

問題があったときの処理はどうなる？

  • TCP/IPなら，そのパケット自体をキャンセルする．DBならトランズアクションはってループバックする？
  • TCPの場合，通信をやり直したり，再送してだめなら切断する信号を送ったりする
  • UDPの場合，何もしない

TCPヘッダの中身を１２個挙げるとしたら？

  • 送信側ポート番号
  • 受信側ポート番号
  • シーケンス番号
  • 確認応答番号
  • データオフセット
  • 予約
  • コントロールフラグ
  • ウィンドウサイズ
  • チェックサム
  • 緊急ポインタ
  • オプション
  • パディング

チェックサムとは？

  • データが無事か判断するヘッダ要素

オプションとは？

  • TCPの機能を拡張するときに使用する

通信状況を調べるコマンドは？

  • netstat -aでTCPや，ポートなど調べられる

ネットワーク層

ネットワーク層の役割は？

  • インターネットとつながる層なのか？
  • 受信側のコンピュータまでデータを届ける層．データが壊れていたり，受信失敗していたりは感知しない
  • IP(Internet Protocol)がこの層
  • IPしかプロトコルがないので，通信手段の違いを吸収できる

IPの通信の確実性を担保する機能は何か？

  • ネットワーク層はセキュリティが問題？
  • IPはコネクションレス型のベストエフォート方式なのでUDPと同じ．ICMP(Internet Control Message Protocol)はIPが直接送信するのではなく，IPのヘッダをつけたIPデータグラムというものに変換してから送信するので，失敗したら送信元に知らせることができる

IPv4のビット数は何列で，どういう意味がある？

相手のPCの接続状況を調べるコマンドは？

自分のPCの接続状況を調べるコマンドは？

  • ifconfig

宛先までの経路を調べるコマンドは？

  • tracert

DHCPとは？

  • Dynamic Host Configuration Protocolで，必要なときだけ自動的にIPを振るプロトコル

ブロードキャストアドレスとは？

  • 255.255.255.255で，LAN内のすべての機器に送信する特殊なアドレス
  • 送信時は，0.0.0.0だが，DHCPサーバーが反応することで，アドレスが振り分けられる

NATとNAPTの違いは？

  • Network Adress Translationは，PIP=>GIPとして振り分けるのでGIPの数だけインターネットにつなげるが，Network Adress Port Translation（IPマスカレードとも言う）は，同じGIPを使用してポートによってPIPを区別するから，何台でも同時につなげる

DNSはなんの略？

  • Domain Name System

データリンク層と物理層

データリンク層の役割とは？

  • データリンクというくらいだから，データの入出力をする層？
  • データとビット列をそれぞれに変換する層
  • EthernetやPPPなどがこの層

データリンク層と物理層の関係は？

  • リンク層が，情報をやり取りする層で，物理層は読み書きをする層？
  • データリンク層は，データを変換する層に対して，物理層はそのビットデータを電波で送受信する層

データリンクとは？

  • 機器同士が同一の方法でつながったひとかたまりのこと

NICとは？

  • Network Interface Cardで，LANカードやネットワークアダプタとも言う．コンピュータからネットワークに接続するときの玄関口

MACアドレスとは？

  • IPアドレスみたいなやつだが，表記がピリオド区切り？
  • Media Access Controlアドレスで，データリンク層内の個体識別番号．ネットワークまでいくとIPだが，その中で機器を特定する
  • データリンク内ではIPではなくMACアドレスがわかっていないと通信できない
  • ８ビット×6列で示す

MACアドレスを調べる方法は？

  • わからない．ls -llとか？
  • ARP(Address Resolution Protocol)

トークンリングとは？

  • 認証トークン系？
  • リング型のネットワークで，トークンを取得したPCのみが送信できるため，フレーム（データ＋ヘッダ）の衝突が起こらない

PPPとPPPoEとは？

  • わからん．personal private portてきな？
  • Point-to-Point Protocol は２点間で１対１の通信を行う．ユーザー認証付きだから，MACアドレスは使わない
  • PPP over Ethernet はイーサネット上にある２台のPC間の認証

ブリッジとは？

  • データリンク間をつなぐ機器．宛先MACアドレスが流れてきたのと別のデータリンクであるときのみ送り出す

ルーティング

経路の決めかたを簡単に説明すると？

  • DNSが決めるっていう話？
  • IGP(Interior Gateway Protocol)とEGP(Exterior Gateway Protocol)の２種類があって，ルーティングテーブルを見ながら最適な経路を静的，もしくは動的に決定する

tracertコマンドとは？

  • 通信経路を確認するコマンド

セキュリティ

付録

OSI参照モデルとは？

  • OSのインターフェースの規格を決めるの？
  • 基本的にはTCP/IPの親戚．アプリケーション層が更に３層に分かれているだけ

注意点

参考

以下の記事を参考にさせていただきました．

TCP/IPの絵本 第2版 ネットワークを学ぶ新しい9つの扉

TCP/IPの絵本 第2版 ネットワークを学ぶ新しい9つの扉

本記事について

本記事は，学習を目的に書かれています．

間違い，改良案などございましたら，コメントしていただけると幸いです．

基本的に編集途中ですので，何を書いてほしいかもコメントいただけると，

その情報を中心に追記します.