ネットワーク｜エンベデッドシステムスペシャリスト試験

どの層で何を見て届けるかを手がかりに整理する

ネットワーク機器は、どの層の情報で中継するかで区別します。ブリッジやレイヤー2スイッチはデータリンク層のMACアドレスで、ルータはネットワーク層のIPアドレスで中継します。イーサネットのMACアドレスは48ビットです。IPアドレスから相手のMACアドレスを求めるのがARP、レイヤー2スイッチを複数経路でつないだときのループを防ぐのがスパニングツリープロトコルです。

IPアドレスの計算では、プレフィックス長の分だけ1を並べたものがサブネットマスクで、残りのホスト部のビット数をhとすると割り当てられるホストの数は2のh乗から2を引いた値です。ホスト部が全部0のネットワークアドレスと、全部1のブロードキャストアドレスは機器に割り当てられません。

トランスポート層では、TCPはコネクションを確立し、確認応答がなければ再送して信頼性を確保します。UDPは確認応答を行わない軽い方式で、ポート番号やチェックサムはどちらのヘッダにもあります。ICMPはパケットが届かないときなどの通知に使い、経由できるルータの数の上限に達したことも送信元に知らせます。NAPTはポート番号も使ってプライベートアドレスとグローバルアドレスを対応させます。

応答時間の計算では、伝送するバイト数をビットに直し、回線速度に伝送効率を掛けた実効速度で割ります。上りと下りの伝送時間にサーバ側の処理時間を足したものが端末から見た応答時間です。

IoTの無線は、距離と消費電力と免許の要否で整理します。LoRaWANは免許不要で仕様が公開されたLPWAの一つ、ZigBeeは低速で低消費電力のセンサネットワーク向け、BLEはビーコンの電波強度を位置の推定に使えます。EnOceanはスイッチを押す力などから得た微弱な電力で通信します。機器間の通信では、ブローカを介して配信と購読を行うMQTTが使われます。車載で使われるCANは、優先度の高いフレームが衝突時にも送信を続けられる調停の仕組みをもちます。