通信のしくみ（2/3）～ データリンク編 ～

通信のしくみ

～データリンク編～

基本のおさらい

通信は、以下の（１）～（４）の流れに沿って、行われるものでした。

 

 

～データリンク編～ では、現在主流のデジタル通信について、

（１）～（３）を詳しく見ていきます。

（４）は、次の ～プロトコルスタック編～ で見ていきます。

（１）データ　に関するしくみ

まずは通信で実際に送るデータをつくる必要があります。

大まかには「□□は、××を表す」というような

可逆変換に沿ったルールをあらかじめ通信相手との間で決めておき、

そのルールに合わせてデータをつくります。

 

そして、「（４）共通認識」の逆変換でも、同じルールを使います。

 

このような、相手と共通で持つルールのことをプロトコルと言います。

 

（２）道　に関するしくみ

通信の道は、「物理的な道」と「論理的な道」の2つが通っている必要があります。

 

物理的な道

物理的な道とは、電気ケーブルや電波など、電気が通るための道です。

～考え方の基本編～の自動電話交換の例で見たようなネットワークです。

 

 

論理的な道

しかし、物理的にはつながっている道でも、

進入禁止になっていたら、その道は無いのと同じです。

 

 

また、曲がり角をいくつも曲がるようなルートも、

その曲がり角で他の道に行けなければ、1本のルートと同じです。

 

 

このように、物理的には道があっても、ルールとして通れない道があった場合、

ルールに従ってたどれる道だけを考え、想像上の地図を描いたのが、論理的な道です。

自動電話交換で、ネットワーク内の相手先とだけつながるイメージです。

 

データリンク

物理的な道をふさいだり、通したりするのは、工事に時間がかかります。

論理的な道をふさいだり、通したりなら、ルールを変えるだけで一瞬です。

 

信号機や、踏切と同じで、交通整理がきちんとできていてこそ、

他のデータと衝突せず、むしろ効率よくデータの受け渡しができるのです。

 

このように、物理的な道の上に論理的な道をつくり、

データをきちんと受け渡しできるようにするしくみをデータリンクと言います。

 

様々なデータリンクの種類

通信ケーブルや光ファイバー、電波など、

物理的な道の特性に応じて、データリンクにも様々な方式があります。

これら各「方式」もプロトコルです。

 

データリンクの様々な機能

 

道の先に相手がいることの確認  ・・・・発信応答確認

 

相手との事前相談(暗号化など)  ・・ネゴシエーション

 

道を通る許可証  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・認証

 

一時停止確認  ・・・・・・・・・・・・・・・・・信号検知

 

赤／青信号機  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・送信制御　

 

進入禁止  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・アクセス制限

 

速度制限  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・フロー制御

 

到着検品  ・・・・・・・・・・・・・・・・・データ検査/修正

 

送り直して～！  ・・・・・・・・・・・・・・・・再送要求　

 

※必ずしもこれら全てが使われているわけではなく、プロトコルごとに使われている機能は異なります。

 

（３）相手　に関するしくみ

通信したい相手の指定は、電話で電話番号が使われるのと同じように、

通信ではアドレスが使われます。

アドレスの指定もまたデータになります。(通常、送信するデータの先頭で指定)

 

 

データリンクに関わる機器は、アドレスデータを見てデータを処理します。

データを受け取った相手も、まずアドレスデータを見て、自分宛てであることを確認します。

 

MACアドレス

データリンクでのアドレス指定には、通常、MACアドレスが使われます。

※ MAC<マック>=Media Access Control

MACアドレスは、

のように16進数とコロン(:)で表される、4ビット×2桁×6枠=48ビット のデジタルデータです。

  ※ 16=2⁴ なので、16進数1桁(0~F)は、2進数4ビット(0000～1111)に対応します。

 

MACアドレスは、世界標準の製造番号のようなもので、

IEEE<アイトリプルイー>という機関が世界中の通信機器メーカーに、前半 24ビット分の番号を割り当てています。

 

後半 24ビットは、通信機器内にあるネットワークアダプタという部品ごとに

各メーカーで番号をつけています。

 

 

MACアドレスは、機器に元々つけられていて、

簡単には変更できないアドレスなので、物理アドレスとも言われます。

 

まとめ

通信する相手と、あらかじめ共通で持っておくルールのことをプロトコルと言います。

 

ネットワーク内で、データを効率よく通すしくみをデータリンクと言います。

 

データリンクによって、物理的な道の上に、論理的な道がつくられます。

 

規模や重要性、物理的な道の特性などにより、
データリンクにも様々な種類のプロトコルがあります。

 

通信機器は、データの先頭で指定されたアドレスによって、宛先やその経路を判定します。

 

データリンクでは、通常、MACアドレスという世界標準のアドレスが使われています。

 

だから…

高速なデジタル通信も、データリンクによる待ちや速度制限等で、遅くなります。

 

同じデータリンク内なら、多少待ち時間はあっても、複数台の同時通信が可能です。

 

 

ご近所さんと無線LANが重なると、データリンクが合わなくて、どちらも通信不能になります。

 

無線LANが重なったら、物理的な道(電波の設定)を変えることで、
それぞれまた通信ができます。

 

 

 

 

 - IT データ, 通信