狠狠撸

今回は C# によるプログラムを書きます
コンピュータをお持ちの方は、6-2 ソケット通信で実験するプログラムを、動作させること
ができます
● Windows, Mac の方ともに Visual Studio 2017 Community がおすすめです
https://www.visualstudio.com/
● Linux の方は MonoDevelop が良いかと思います
http://www.monodevelop.com/
なお環境がない場合でも、講義の理解には支障ありません

第6回
コンピュータネットワーク
1. 名前解決 (DNS)
2. ソケット通信
3. その他の話題

ドメイン名システム (DNS)
世界中の IP アドレスを覚えることは現実的に不可能なので、名前解決という仕組みが
作られた
クライアント
DNS サーバ
172.217.24.142
「検索したい、http://172.217.24.142/ に行こう！」
とはならない
Google Web サーバ
「google.com の
IP アドレス教えてく
ださい」
172.217.24.142

DNS のキャッシュ化
通常は、DNS コンテンツサーバに対してドメインの問い合わせを行うが、
負荷対策を目的として、内容をコピーしたサーバを用意しておく
クライアント
DNS コンテンツサーバ
ゾーン example.local
A @ 10.2.3.1.
A www 10.2.3.4.
CNAME test www.
DNS キャッシュサーバ
ゾーン転送
test.example.local の IP は？
10.2.3.4
test.example.local
の IP は？
10.2.3.4

ルート DNS サーバ
DNS サーバに対して、不明なドメインに対
する問い合わせが来た場合は、ルートサーバ
へさらに問い合わせを行う
ルートサーバは、IP アドレスが固定されて
いる
a.root-servers.net
(198.41.0.4)
b.root-servers.net
(199.9.14.201)
クライアント DNS サーバ
?
c.root-servers.net
(192.33.4.12)
m.root-servers.net
(202.12.27.33)

DNS による負荷分散 (ラウンドロビン)
同一のドメイン名に対して複数の IP アドレスを返答するように設定することが可能。こ
の場合は、クライアントは最初の IP アドレスを接続に利用する
場合によっては、地理的な位置に合わ
せて、返答する IP アドレスを変更する
ことも可能
クライアント DNS サーバ
ゾーン example.local
A @ 10.0.0.1.
A @ 10.0.0.2.
A @ 10.1.0.1.
A @ 10.1.0.2.
example.local は？
10.1.0.1 です

ソケット通信の実装
前回の解説において、TCP / UDP でのネットワーク通信では IP アドレスおよびポート
番号をしていして通信を行うと説明した。プログラミングでは以下のような関数を用いる。
これらの API やその仕組みを総称してソケットと呼ぶ
● int socket(int domain, int type, int protocol);
● int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
● int listen(int sockfd, int backlog);
● int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
● int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
● ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
● ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
● int shutdown(int sockfd, int how);
● int close(int fd);

TCP でのソケット通信の流れ
クライアントとして通信する場合
1. ソケットを作成する
2. 接続先を指定して、接続する
3. 送受信を行う
4. シャットダウンする
5. ソケットを閉じる
サーバとして通信する場合
1. ソケットを作成する
2. 待ち受けポートを決定する
3. 待ち受けを開始する
4. 接続を受ける
5. 送受信を行う
6. シャットダウンする
7. ソケットを閉じる

[課題] チャットを作る
TCP で接続し、それぞれ対話するクライアントとサーバを作成せよ
● クライアントはサーバに接続し、サーバからテキストメッセージを受信し、テキスト
メッセージを送信せよ
● サーバは、いずれかのクライアントからもらった最後のテキストを、次に受理したク
ライアントに送信し、クライアントからテキストメッセージを受理せよ
受信に失敗した場合は、空の文字列を受け取ったものとみなすのが良い。こうして作成
されたチャットプログラムの動作を確認し、どのような改良をするのが良いか考察せよ

オーバーレイネットワーク
あるコンピュータネットワークの上に、さらに別のネットワークを概念的に形成する技術
をオーバーレイネットワークと呼ぶ
● Software Defined Network (SDN) - OpenFlow 等
ソフトウェアが規定するネットワークのこと。既存の L2, L3 のようなネットワーク構造ではなく、アプリケー
ション用途に応じて柔軟な通信経路が設定できる
● Peer to Peer 通信 (P2P) - BitTorrent 等
各接続ノードが対等に接続するような通信方法のこと。中央のサーバが存在しないので、大規模かつ障
害に強いネットワークを構成できる
● 分散ハッシュテーブル (DHT) - Chord 等
ひとつのハッシュテーブルを複数のノードに分散させた上で管理する技術。ノード間での効率的なデータ
交換のための情報管理に用いることができる

Peer to Peer 通信とは
一般的に、多くのノードが対等の関係で通信する状態
ノード
コーディネータ
ノードクライアント
サーバ
クライアント
サーバクライアントモデルでは、サーバが
単一障害点であり、通信遅延が発生しやす
い、またクライアント数が増加するとサーバ
に負荷がかかる等のデメリットがある
ノード同士が直接会話をし、コーディネータ
は、その最初の紹介だけを行うにとどめれ
ば、ノード数が爆発的に増加しても問題に
ならない。P2P 通信

分散ハッシュテーブル (DHT)
ハッシュテーブルを複数の計算機上に分散させて管理する技術を分散ハッシュテーブ
ル (Distributed Hash Table, DHT) と呼ぶ。以下のような実装が著名
● Chord
● Kademlia
台帳上の情報はハッシュテーブル上で扱うことができる。DHT はこれを分散管理できる
ようにする技術であることから、ブロックチェーンデータを効率よく多くの参加ノードに配
布する方法として検討されている

インターネットの管理
インターネットに関係する業務を行う国際管理組織として ICANN が存在する
● ドメイン名の管理
● IP アドレスの割り当て
● 自律組織 (AS) 番号の割り当て
● ルート DNS サーバの管理
そのうち IP 割当等の管理は
IANA に委託しており、世界の地域
ごとに 5 つの RIR が管轄している https://ja.wikipedia.org/wiki/地域インターネットレジストリより引
用

インターネットバックボーン
インターネットバックボーン (コアネットワーク) は、インターネット接続等を提供する事
業者 (インターネットサービスプロバイダ (ISP)) 等の管理するスイッチ等から構成さ
れ、世界中をカバーする
大規模事業者や大学等研究機関、公的機関等で、多くの下位ネットワークを持つ組織
では、自律システム (AS) を形成し、また、これらのバックボーンに直接接続することが
ある
AS 同士では、BGP 等のプロトコルによって経路情報を交換し、世界中のインターネット
の接続が常に保たれるように制御している
(AS の例) Google https://ipinfo.io/AS15169

BGP ハイジャック
ブロックチェーンのトランザクションの中継を意図的に遅延させたり、分断させたりする攻
撃によって、Bitcoin ネットワークを混乱させることができる
(参考) Hijacking Bitcoin: Routing Attacks on Cryptocurrencies
https://btc-hijack.ethz.ch/

Tor (The Onion Router)
真の通信路を秘匿することができる。匿名性を高める目的で用いられる。通信社はガー
ドリレーに接続し、そこから他の中継リレーに接続を依頼し、さらに出口リレーから真実
の通信先に接続する
クライアント
リレー A
接続先
リレー C
リレー B

第6回まとめ
1. 名前解決
● IP は人間には扱いにくいので、名前でサーバを識別
● ゾーン単位で DNS サーバは管理。キャッシュにコピー
● ルート DNS サーバがトップレベルドメイン (TLD) を管理
2. ソケット通信
● クライアント: ソケット作成、接続、読み書き、シャットダウン、閉じる
● サーバ: 上記の接続に代わり、バインド、待ち受け、受理
3. その他の話題
● オーバーレイネットワーク (SDN, P2P 通信, DHT)
● BGP ハイジャック
● Tor

狠狠撸

[Basic 6] DNS / ソケット通信 / その他

Recommended

More Related Content

What's hot (20)

Similar to [Basic 6] DNS / ソケット通信 / その他 (20)

More from Yuto Takei (20)

Recently uploaded (6)

[Basic 6] DNS / ソケット通信 / その他