CCNA試験対策 ch3 Fundamentals of WANs And IP Routing

CCNAネットワーク勉強メモ

ch3 Fundamentals of WANs And IP Routing

Wide-Area Networks

  • 専用線WANはきょうびあまり見なくなったが出題はされる
  • Ethernet LANsと同じL2プロトコルを使うが、より長距離転送が必要なので、LANで使わなかった機能を利用する

Leased-Line WANs

  • Z状に曲がった線(crooked line)は専用線をあらわす
  • HDLCプロトコルについて学ぶ

Physical Details of Leased Lines

  • 概念的には、転送速度があらかじめ決まっている、cross-over full-duplexケーブルのような感じ

    • 実物はもちろん違う
    • telco(電話通信事業者)のCO: Central Office(中央局)のswitch(交換機)で中継していたりする
  • 特有の語彙

    • leased line (専用線)
    • leased = 所有しているわけではなく、月額で借りている
    • leased circuitとも
    • Serial Link, Serial Line
    • パラレルじゃない
    • Point-to-Point Link, Point-to-Point Line
    • トポロジーは2点間接続のみ考えればよい

      • 間の中央局のスイッチのこととかは考えなくてよい
    • T1
    • 1.544Mbps
    • Private Line
    • 転送するデータがプライベートで、telcoの他の顧客が盗聴することはできないということ
  • leased line: L1
  • 専用線自身はデータをどう転送するか = L2のことは決めていない
  • 専用線のL2でメジャーなもの

    • HDLC: High-Level Data Link Control
    • PPP: Point-to-Point Protocol
  • そもそもL2の仕事

    • 物理的な接続の上で、特定のタイプのデータを正しく届ける
  • 専用線は単純なPoint-to-Point topologyなので、HDLCはEthernetほどの仕事はしない

    • 宛先に6バイトも要らないよね
  • HDLCのフィールドとEthernetとの対比
HDLC Field Ethernet Equivalent length / bit Description
Flag Preamble,SFD 8 0x7E
Address Destination Address 8
Control - 8
Type Type 16
FCS FCS 16 CRC
Flag Preamble,SFD 8 0x7E
  • Flag Sequenceとゼロインサート

    • 0x7E = 0b01111110
    • 1が6つ続くと終端と誤認してしまうので、1が5つ続いたら6ビットめに0を強制挿入する
    • そのため、1バイト = 8ビットのデータを転送する場合でも、実際に送信されるビット数は8より多くなったりする
    • ので、専用のH/Wが必要
  • Control

    • I,S,U の3フォーマット。ルータ的には関係なし
    • I: Information

      • データ通知
    • S: Supervisory format

      • 受信可能状態などの状態通知
    • U: Unnumbered format

      • 通信回線の論理的な接続・切断
  • Type

    • Cisco拡張
    • HDLC自体はISO標準だが、ISO標準に本フィールドはない
    • ルータが上位レイヤ(L3)を知る必要があるため導入

      • Dataフィールドの先頭
       LAN       |        WAN         |       LAN

PC1 -- Switch -- R1 -- Leased Line -- R2 -- Switch -- PC2

   802.3 Frame         HDLC Frame         802.3 Frame
  • PC1 -> R1 -> R2 -> PC2 なる経路でIPバケットを転送するケースを考える

    1. ルータR1で802.3フレームを de-encapsulateし、IPパケットを取り出して、HDLCフレームでencapsulateしなおす
    2. ルータR2でHDLCフレームを de-encapsulateし、802.3フレームでencapsulateする

Ethernet as a WAN Technology

  • 専用線のデメリット

    • 高コスト
    • 敷設のリードタイム
    • 遅い
  • WANもEthernetで!

    • 古来、銅線では伝送距離がネックでLANのみだった
    • 長距離伝送可能な光ファイバー規格の登場により、WANも802.3でいけるように
    • 5kmいける1000BASE-LX
    • 70kmいける1000BASE-ZX
  • 語彙

    • SP: Service Provider
    • PoP: Point of Presence
    • SPの近くの接続地点
    • 専用線接続における中央局にあたるもの
    • 専用線接続における交換機にあたるものはEthernet Switch

Ethernet WANs That Create a Layer 2 service

  • やはり概念的にはルータ2点間のcross-over cableのような接続
  • 語彙

    • Ethernet WAN
    • EthernetはLANだけじゃないそ!という言葉
    • Ethernet Line Service (E-Line)
    • MEF: Metro Ethernet Forumの言葉
    • Ethernet emulation
    • 実際には2点間イーサネット接続ではないことを強調する言い方
    • Ethernet over MPLS (EoMPLS)
    • MPLS: Multiprotocol Label Switching

      • L2.5 などと呼ばれることも
      • Etnernet serviceの実現に用いられる技術
      • 【補】VPNやQoSの実現にも用いられる

How Routers Route IP Packets Using Ethernet Emulation

       LAN       |        WAN         |       LAN
                  G0/1            G0/0
PC1 -- Switch -- R1 --   (cloud)   -- R2 -- Switch -- PC2

   802.3 Frame         802.3 Frame         802.3 Frame
  • R1-R2間の接続

    • 物理的には2点間接続でない
    • が、EoMPLSにおいて、2点間接続に見える
  • データ転送の流れ

    1. PC1 -> R1
    2. R1でフレームをde-encapsulateし、新しいフレームでencapsulateし直す
    3. Source = R1 G0/1
    4. Destination = R2 G0/0
    5. FCS再計算
    6. R2でフレームをde-encapsulateし、新しいフレームでencapsulateし直す

IP Routing

  • 同じグループ宛ならば直接送る
  • 異なるグループ宛ならば、しかるべきルータに送る

    • hostからならdefault router
    • routerからならrouting tableにしたがって隣のrouterへ

Network Layer Routing (Forwarding) Logic

How Network Layer Routing Uses LANs and WANs

  • routerでIPパケットをEthernet frameで包むとき、どうやって宛先のMACアドレスを知るの?
  • ARP: Address Resolution Protocol

How IP Addressing Helps IP Routing

  • networkという言葉について

    • 混乱の元
    • internetwork
    • router, switch, cableその他により構成されるネットワーク

Rules for Groups of IP Addresses (Networks and Subnets)

  • routerにより分かたれていない2つのIPアドレスは同一のグループ(subnet)に所属
  • 1つ以上のrouterにより分かたれている2つのIPアドレスは異なるグループ(subnet)に所属

How IP Routing Protocols Help IP Routing

  • hostはdefault router (default gateway)を知っていること
  • routerはIPアドレスのグループごとにホップ先のrouterを知っていること (routing table)
  • IP routing protocol

    • routing tableをどうやって構成するの?
    • routerに学習させる
  • routing protocolごとに内部仕様の違いはあれど、流れはだいたい同じ

    1. routerに直接接続されているsubnetについてはconfigureしておく
    2. routerは、隣のrouterに知っているrouting table情報を教えてあげる
    3. 直接接続されているroute
    4. 第三のrouterから教えてもらったroute
    5. 隣のrouterからrouteを教えてもらったら、routing tableに情報を追加する
    6. 典型的には、routeを教えてくれたrouteに向ける

Other Network Layer features

  • OSPF: Open Shortest Path First

    • IPとは別個のRFCとして定義されているrouting protocolの一種
  • DNS: Domain Name System
  • ARP: Address Resolution Protocol

    • 「このIPアドレスだったらMACアドレスを返答してください」ってやつ
    • IPパケットを802.3フレームでくるむ時にDestination MAC Addressを知るために必要
  • ICMP: Internet Control Message Protocol

    • pingコマンドで使うやつ