AP11

ネットワーク技術特論 (Advanced Network Technology)
科目名
学 年
専 攻
単 位 数
必修 / 選択
授業形態
第2学年
生産システム工学
専攻
2 単位
選択
講義
担 当 教 員
開講時期
総時間数
前期
90 時間
100 分/週
【常勤】 武藤 義彦 muto@ube-k.ac.jp
学 習 到 達 目 標
コンピュータ・ネットワークについて,技術的な側面を学ぶことで現在の技術の制約や応用可能性を学
ぶ。最初に基礎技術である TCP/IP に関して,IPレベルでの誤り制御やルーティングおよび TCP レベ
ルでの高次制御を説明する。その後,アプリケーション・プロトコルを概観する。後半では,現代のネット
科目の到達 ワークにおいて重視されるセキュリティ確保の技術を説明する。到達目標は以下のとおりである。
目標レベル (1) TCP/IPを構成する要素を理解し,ネットワークのもつ冗長性の重要性を理解できる。
(2) セキュリティに関する問題点を認識し,それを解決する各技術の長所と短所を理解できる。
(3) 急速に普及した無線LANの特徴およびセキュリティ上の問題点を理解できる。
学習・教育目標
(D)①
JABEE基準1(2)
(d)-(2)-a)
関 連 科 目 , 教 科 書 お よ び 補 助 教 材
関連科目
なし
教科書
「マスタリングTCP/IP 入門編 第4版」 竹下 隆史ら著 (オーム社)
補助教材等 Powerpoint スライドの縮小版を配布する
達 成 度 評 価 (%)
評価方法
指標と評価割合
中間
試験
期末・
学年末
試験
小テスト レポート
総合評価割合
80
20
知識の基本的な理解
【知識の基本的な理解】
○
○
思考・推論・創造への
適用力
【適用、分析レベル】
◎
◎
口頭
発表
成果品
ポート
フォリオ
その他
合計
100
汎用的技能
【 】
態度・志向性(人間力)
【 】
総合的な学習経験と
創造的思考力
【 】
学 習 上 の 留 意 点 お よ び 学 習 上 の 助 言
情報ネットワークを支える技術は,暗号化技術を除けば,単純なアルゴリズムの集まりである。故に,論理的に考えれ
ば技術概要を理解するのは容易と言える。技術的な詳細は概ね RFC (Request For Comments) に書かれており,講
義で取り上げるテーマと関連した RFC を随時,紹介するから,関心のある者は各自で読むことを勧める。
暗号化技術は数学,特に近年は代数学が多用されており,独力での理解が困難になりつつあるが,講義の最中に関
連書籍を紹介するから,関心のある者は読んで欲しい。
指定した教科書がなくても理解できるように講義を進めるが,技術の詳細の理解やレポート課題に取り組む上では購
入した方がよい。なお,この教科書はエンジニア向けに書かれているため,将来的にも役立つだろう。
授 業 の 明 細
回
1
2
3
4
5
6
7
8
授業内容
到達目標
・OSI参照モデルとTCP/IP階層モデルを対応付け,各
層の役割を理解できる。
・パケットの概念,IPヘッダ,TCPヘッダの有する情
報,IPアドレスクラス,DNSの概要を理解できる。
コンテンション方式,トークンパッシング方式それぞれ
TCP/IPの基礎(2):
・ネットワークトポロジの実装(イーサ の仕組み,特徴,利点・欠点を理解できる。
ネット (CSMA/CD),トークンリング)
TCP/IPの基礎(1):
・OSI参照モデルと TCP/IP
・IPv4からv6への移行
誤り制御(1):
・誤り制御の考え方
・ARQ (Automatic Repeat reQuest)
と FEC (forward Error Correction)
誤り制御(2):
パリティ損失の検出方法,パリティ
チェック,ハミング符号
自学自習の内容
(予習・復習)
(復習)ヘッダを構成する
各フィールドの役割を調査
し,レポートにまとめる。
(復習)early token
release 等,現在のトーク
ンパッシングで用いられて
いる技術を調査する。
・Stop-and-Wait, Go-Back-N, Selective Repeat の各 (復習)V.Jacobsonの論文
ARQの考え方および現実的な RTO の決定方法を理 を読み,RTOの決定アル
ゴリズムを理解する。
解できる。
・FECの必要性と概要を理解できる。
CRC誤り検出,ハミング符号による誤り訂正の理論的 (復習)ハミング符号に関
背景を理解できる。
する演習問題を解く。
・ルーティングの概要を理解できる。
・RIP におけるルーティングテーブルを構築できる。
・RIP と OSPF の組み合わせが現実的解だと理解で
きる。
・様々なデータリンク間での通信のためのパケット分
割の必要性を理解できる。
・ARPによるMACアドレスの取得,ICMPによる障害通
知の仕組みを理解できる。
・通信速度を向上させるためのウィンドウ制御とフ
TCP:
TCPの基礎,ウィンドウ制御,フロー ロー制御の必要性を理解できる。
・輻輳制御によるネットワークの混雑解消の仕組みを
制御
理解できる。
HTTP, Cookie, SMTP, POP, telnet の各プロトコルの
アプリケーションプロトコル:
DNS, WWW, 電子メール,遠隔ログイ 概要を理解できる。
ン
IP(1):
ルーティングの概念,RIP (Routing
Information Protocol), OSPF (Open
Shortest Path First)
IP(2):
IPの分割処理と再構築処理,ARP,
ICMP
(復習)仮想的なネット
ワークに関して,RIPによ
るルーティングテーブル構
築の課題に取り組む。
(復習)パケット分割処理
の抱える問題点への解答
のひとつである経路MTU
探索について調査する。
(復習)ウィンドウ制御,フ
ロー制御に関する演習問
題を解く。
(復習)POP befor SMTP
等,セキュリティ向上のた
めの仕組みを調査する。
不正アクセス事例を把握し,セキュリティ確保の必要 (復習)近年の不正アクセ
性を理解できるとともに,ポートスキャンやDoS等の準 スの事例を調査し,その
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大規模化・社会問題化を
備行動の技術的背景を理解し説明できる。
理解する。
(復習)暗号化技術の正
・共通鍵暗号・公開鍵暗号の概要を理解するととも
セキュリティ(2):
当性を担保する PKI につ
共通鍵・公開鍵暗号と電子署名の理 に,DESやRSAの実装を理解できる。
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・共通/公開鍵暗号のハイブリッドの必要性を理解で いて調査する。
論およびその実装
きる。
(復習)2013年末に正式に
無線LANの概要:
・CSMA/CAの仕組みと特徴を理解できる。
認可されたIEEE802.11ac
IEEE802.11規格,CDMA/CA
・IEEE802.11a/b/g/n/ac の特徴を説明できる。
11
・MIMOとチャネル・ボンディングの概要を説明できる。 で用いられる高速化技術
を調査する。
無線LANのセキュリティ:
・ワイヤレスネットワーク特有の脆弱性を認識できる。 (復習)TKIP, AES と WPA
WEP/WPA/WPA2とその技術
・WEP/WPA/WPA2の概要を理解するとともの,その とを比較し,前者のセキュ
12
技術的背景であるTKIP, AES等の暗号化技術の詳細 リティ上の強度をレポート
にまとめる。
を理解できる。
無線PAN (Personal Area Network): ・PANの必要性,BluttothやZigBeeの仕様を理解でき (復習)Bluetoothのネット
ワーク構成であるピコネッ
る。
IEEE820.15
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・Bluetoothのネットワーク構成(マスター・スレーブ通 ト,スキャタネットについて
RFID, Bluetooth, ZigBee
調査する。
信)と状態遷移を理解できる。
・セル方式による回線管理の仕組みを理解できる。 (復習)LTE等の最新技術
移動体通信:
・第3.5世代,3.9世代で実用化された HSDPA, HSUPA について調査する。
セル方式による回線管理
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の基礎技術である適応変調・符号化,BTSスケジュー
IMT-2000規格 (CDMA)
リングの概要を理解できる。
LTEへの発展
セキュリティ(1):
ネットワーク・セキュリティの概要
15
・情報ネットワークを支える技術を整理し,wired /
学習事項のまとめおよび授業改善ア
wireless / mobile それぞれの分野での技術の共通性
ンケートの実施
や特性を理解できる。
総 学 習 時 間 数
90 時間
講 義
25 時間
自学自習
65 時間