2024/09/25 のものと同じ。
https://lsnl.jp/~ohsaki/lecture/netcomp/2024/#10-1
- IP パケットのヘッダフォーマットを理解し、IP パケットの 16 進ダンプから IP ヘッダの各フィールドの意味を読み取れるようになる。
- IP ヘッダのフォーマットから、IP プロトコルの仕様上の限界 (例: IP ヘッダの大きさ、ペイロードの大きさ) を理解できるようになる。
- データリンク層のフレームとネットワーク層のパケットの関係を理解し、ネットワークの伝送効率を計算できるようになる。
- 自身が使用している計算機の通信速度を計測できるようになり、計測結果からインターネットのボトルネックルータの状態を推測できるようになる。
https://lsnl.jp/~ohsaki/lecture/netcomp/2024/priv/04.pdf以下は IP パケットの 16 進ダンプである。 IP のバージョン、 ヘッダ長、 データグラム長、 ペイロード長、 プロトコルの種類を答えよ。
02:34:33.256082 IP dhcp39 > server-18-65-116-27.kix50.r.cloudfront.net: ICMP echo request, id 12850, seq 6, length 64
0x0000: 4500 0054 8751 4000 4001 6c2c c0a8 0027
0x0010: 1241 741b 0800 ce68 3232 0006 a940 4c63
0x0020: 0000 0000 3fe8 0300 0000 0000 1011 1213
0x0030: 1415 1617 1819 1a1b 1c1d 1e1f 2021 2223
0x0040: 2425 2627 2829 2a2b 2c2d 2e2f 3031 3233
0x0050: 3435 3637IP ヘッダの詳細については RFC791 の 3.1. Internet Header Format を見よ。
RFC791: 3.1. Internet Header Format
https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc791#section-3.1(1) IPv4 ヘッダの大きさは最小何オクテットか。理由もあわせて答えよ。
(2) IPv4 パケットのペイロードの大きさは最大何オクテットか。理由もあわせて答えよ。
(1) 1500 オクテットのペイロードを持つイーサネットフレームに収容できる IPv4 パケットのペイロードの最大値を答えよ。
(2) この時の伝送効率 (リンクの通信容量のうちデータ転送に利用できる割合) を求めよ。
(1) https://fast.com にアクセスし、 ダウンロード速度を計測せよ。
(2) 計測結果の「Show more info」をクリックし、 Unloaded および Loaded の遅延 (latency) を確認せよ。 これらの遅延の差から、 Loaded 状態において中継ルータのキュー長がどの程度増加したかを推測せよ。 なお、ボトルネックルータの帯域を 1 G [bit/s]、 イーサネットフレームの大きさを 1500 [byte] と仮定せよ。
IP のバージョンは第 1 オクテット (0x45) の上位 4 ビットであるから 4。
IHL (Internet Header Length) は第 1 オクテット (0x45) の下位 4 ビットであるから 5。 IHL の意味は
IHL: 4 bits
Internet Header Length is the length of the internet header in 32
bit words, and thus points to the beginning of the data. Note that
the minimum value for a correct header is 5.であるからヘッダ長は 5 × 32 ビット = 20 オクテット。
データグラム長は第 3 および第 4 オクテットの 0x0054 である。 ネットワークオーダ (ビッグエンディアン) であるから 0x0054 = 84 オクテット。
「ペイロード長 = データグラム長 - ヘッダ長」であるから 84 - 20 = 64 オクテット。
プロトコルの種類は第 10 オクテット (0x01) であるから 1。 なお、 プロトコル番号 1 は ICMP (Internet Control Message Protocol) である。
(1) 20 オクテット。 Version から Destination Address までが必須で、 これらの合計が 20 オクテット。
(2) データグラム長は 16 ビットであるから最大値は 65,535 オクテット。 「最大ペイロード長 = 最大データグラム長 - 最小ヘッダ長」であるから、 最大ペイロード長は 65,535 - 20 = 65,515 オクテット。
※ IPv4 は 1970 年代に設計されたプロトコルであるため、 データグラム長はプロトコルの仕様により 64 KB に (プロトコル設計後 50 年以上経過した現代でも) 制限されている。
(1) 「最大ペイロード長 = 1,500 オクテット - 最小ヘッダ長」であるから、 1500 - 20 = 1480 オクテット
(2) イーサネットフレームの大きさは 1500 + 22 (ヘッダ) + 4 (トレイラ) = 1526 オクテット。 したがって伝送効率は 1480 / 1526 = 約 0.97 であるから、 約 97 %。
※イーサネットの最大伝送効率は最大で約 98% であった (2024/9/25 課題 3)。 L2 にイーサネットを使った時の IPv4 の伝送効率は最大で約 97 % にとどまる。
(1) 省略
(2) 例えば、 ダウンロード速度が 80 [Mbit/s]、 負荷なし (unloaded) の遅延が 10 [ms]、 負荷あり (loaded) の遅延が 40 [ms] であったとする。 従って、「負荷あり遅延 - 負荷なしの遅延」は 30 [ms] である。
ボトルネックルータの帯域 1 [Gbit/s] を、 packet/ms に単位換算すると
10^9 [bit/s] / 8 / 1500 [byte] / 1000 = 83.333 [packet/ms]である。 つまり、 ルータは 1 [ms] 間に 83.333 パケットをキューから送出できることを意味する。
30 [ms] の遅延の増大に対応するキュー長の増大は
83.333 [packet/ms] * 30 [ms] = 2500 [packet]である。
079-565-0123* という電話番号 (* は 0〜9 のいずれか) の、 市外局番、 所在地、 市内局番、 事業者名を答えよ。
市外局番や市内局番については以下の資料を参照せよ。
市外局番の一覧
https://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/top/tel_number/shigai_list.html
電気通信番号指定状況 （電気通信番号計画（令和元年総務省告示第6号）第1第4項による公表）
https://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/top/tel_number/number_shitei.html#kotei-denwa(略解) 79565 の 5 桁が市外局番 + 市内局番である。 「電気通信番号指定状況→ 7 から始まる市外局番」の資料から、 079、 兵庫県三田市、 565、 西日本電信株式会社であることがわかる。
(1) 1cm × 1cm の角材を使って外形が 20cm x 30cm の額を作りたい。 どれだけの長さの角材が最低でも必要か。 理由もあわせて答えよ。
(略解) 枠の厚みが 1cm だから、 20 * 2 + (30 - 1 - 1) * 2 = 96cm
(2) 額の中に収められる紙の面積は最大何 cm^2 か。 理由もあわせて答えよ。
(略解) 18cm x 28cm = 504 cm^2
(1) 類題 2 (1) の額 (額 A と呼ぶ) の中に、 1cm × 1cm の角材を使って作ったもう一つの額 (額 B と呼ぶ) を収めたい。 額 B に収められる紙の面積は最大何 cm^2 か。
(略解) 16cm x 26cm = 416 cm^2
(2) この時の収納率 (額が占める面積のうち収められる紙の面積の割合) を求めよ。
(略解) 416 / (20 * 30) = 0.693333... だから約 69%。
(1) なし
(2) 学生が相談のために VIII 号館の事務室に入ってから出るまでの時間を測定したところ、 最短で 5 分、 最長で 60 分であった。 事務室が込んでいる時に相談の学生が何人待っていたかを推測せよ。 なお、 学生一人あたりの相談時間を 5 分と仮定せよ。
(略解) 最長で 60 分、 最短で 5 分だから、 55 分増加している。 一人あたりの相談時間が 5 分だから、 55/5 = 11 人の待ちが発生していたと考えられる。
「レポート課題 2024/09/25」と同じ。
[<13. IP プロトコル (1)] [>15. 前半の総復習]