コースの内容#
OSI 7 層モデル#
各レイヤーに対応するデータユニットに注意してください。
データのカプセル化#
- 送信前にヘッダーを追加します：メッセージ👉メッセージセグメント👉データグラム👉フレーム
- スイッチに到着すると、フレームヘッダーからルーターのアドレスを見つけます。
- ルーターに到着すると、ヘッダーを削除し、ヘッダーを追加します。
- 特定のホストに一致すると、ヘッダーを繰り返し削除してデータを取得します。
パケットスイッチング VS. 回線スイッチング#
パケットスイッチングネットワーク#
一般的なインターネットはすべてパケットスイッチングに基づいています。
メッセージは複数のパケットに分割され、ルーティングプロトコルがパケットの経路を決定します。
利点：帯域幅の共有、シンプル、低コスト。
欠点：遅延、パケットの損失の可能性があります。
ストアアンドフォワードメカニズム#
ルーターはパケットが揃った後に転送します。
注：異常な状況が発生した場合、タイムアウト再送信が発生する可能性があります。または 3 回の冗長な ACK 再送信が発生する可能性があります。
キューディレイとパケットロス#
キューディレイは、すべてのディレイの中で最も制御が難しく、最も頻繁に変動するディレイです。
ルーターのタイムアウト再送信をトリガーする待機時間は、前回のパケットロスの状況に基づいて調整されます。タイムアウト再送信が発生すると、ルーターは予想される待機時間を増やします。
注：ルーターには複数のポートがあり、各ポートには入力と出力のバッファがあります。ルーターが容量を超えると、パケットの損失が発生しやすくなります。
フォワーディングテーブルとルーティングプロトコル#
マイクロレベル：フォワーディングテーブル、各宛先 IP アドレスに対応する出力リンク。
マクロレベル：ルーティングプロトコル、フォワーディングテーブルに基づいてルーティングを行います。
回線スイッチングネットワーク#
電話と同様に、両者が独立した物理的なチャネルを確立し、ルーターが接続状態を維持します。
利点：効率的、安全、信頼性が高い。
欠点：リソースが限られており、1 つの回線には 1 つの接続しかできません。
以下の 2 つの方法で接続数を増やすことができます。
周波数分割多重#
異なる周波数が異なるタイプの情報を転送します。下りデータ、上りデータなど。
時分割多重#
時間を区切り、多重化効果を得ます。
難点：セグメントの粒度。
遅延、パケットロス、スループット#
ノード全体の遅延#
送信遅延は、パケット / 単位の送信時間を考慮するのが主なポイントであり、データ全体の送信時間ではありません。そうでないと、データサイズの影響を受けすぎます。
キューディレイとパケットロス#
平均キューディレイはトラフィック強度と指数関係にあり、トラフィック強度が 1 に近づくとキューディレイが指数的に増加し、結果としてパケットロスが発生します。
注：トラフィック強度 $=La/R$、ここで $L$ はグループあたりのビット数、$a$ はキューに到着するトラフィックの速度、$R$ はキューから出力されるビットの速度、つまりリンクの転送速度です。
スループット#
リンクのスループットは、リンク内の各ステップの最小スループットに依存します。
追加の知識#
- ネットワークのマルチレイヤーモデル
- レイヤー化の利点：各レイヤーは独立している、柔軟性が高い、メンテナンスが容易、作業の標準化を促進します。
- 各レイヤーの機能：エラーコントロール、フロー制御、セグメンテーションとデマルチプレクシング、接続の確立と解放。