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ネットワーク構築演習

2024年度1Q(前期)

演習

プログラミング

山本 雅也

3~4

2.00単位

月曜3限、月曜4限

本講義では、インターネットをはじめとするコンピュータネットワーク全般の基礎知識を身につけることを目的とする。代表的なネットワーク技術であるTCP/IPを学習対象に、パケット通信やネットワークアーキテクチャ、各種プロトコルの仕組み・役割を学ぶ。演習パートでは仮想環境を用いて、Linuxシステムによる小規模ネットワークの構築およびネットワークプログラミングを実施し、各種プロトコルやネットワークアプリケーションの動作を理解する。

(1) コンピュータシステムにおけるネットワークの役割と重要性を理解し説明できる
(2) 代表的なネットワークアーキテクチャを理解し階層構造の役割を説明できる
(3) TCPやIPとはじめとする各種プロトコルの役割を理解し説明できる
(4) 小規模なローカルネットワークとサーバアプリケーションの構築を通じてリモートホスト上での作業やトラブルシュートに必要な知識を身につける

ネットワーク構築演習基礎の修得

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　■ 演習環境について

　演習は各自のPC上に VirtualBox をインストールし、仮想環境に Linux を構築して実施する。各自 VirtualBox の動作要件を満たすコンピュータを準備すること。
　* 2024年1月現在、Apple Silicon「M1チップ」を搭載したコンピュータでは VirtualBox が動作せず、今後の対応も未定であるため非推奨とする（代替ソフトウェアとして「UTM」等を用いることも可能だが、講義内では非推奨環境の個別のサポートは行わない）
　講義内では Windows 10 および macOS（10.15 Catalina 以降） を前提としてインストール方法等を解説する。
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各講義で提示する課題 40%、期末試験（最終課題）60%
※出席率7割未満の学生については、評価対象としない（不可とする）

最終課題の提出とし、提出方法は講義内で案内する

講義毎に課題（レポートもしくは記述式の設問）を提示し採点を行う。
提出期限は次回講義の前日までとし、期限後の提出は大幅に減点されるものとする。

■ ガイダンス

本講義の目的、構成、評価方法を説明する。
各自のPC上に演習環境を構築し、SSH によるリモートアクセスと Linux の基本的な操作方法について復習する。

■ コンピュータネットワークとTCP/IPの基礎

コンピュータネットワークの基礎と代表的なネットワークアーキテクチャであるTCP/IPについて学習する。

■ ネットワークインタフェース層

ネットワークインタフェース層の役割と対象プロトコル（Ethernet）について学習する。
パケットキャプチャを用いた実験的な演習を行う。

■ インターネット層

インターネット層の役割と対象プロトコル（IP、IPv6、ARP、ICMP）について学習する。
関連コマンドを用いた実験的な演習を行う。

■ トランスポート層

トランスポート層の役割と対象プロトコル（TCP、UDP）について学習する。
ソケット通信によるネットワークプログラミングの演習を行う。

■ ローカルネットワーク

ルータのはたらきと関連技術・プロトコル（NAT、ポートフォワード、DHCP）について学習する。
LinuxベースのPCルータを構築し、外部と通信可能なローカルネットワークを構築する。

■ ネームサービス

名前解決の仕組みと対象プロトコル（DNS）について学習する。
権威DNSサーバとフルサービスリゾルバを構築して複雑なDNSへの理解を深める。

■ Webサービス

Webの仕組みと対象プロトコル（HTTP）について学習する。
Webサーバを構築して簡単なWebアプリケーションを動作させる。

(1) 基礎からわかるTCP/IPネットワークコンピューティング入門 第3版 / オーム社（ISBN: 9784274050732）
(2) マスタリングTCP/IP 入門編 第5版 / オーム社（ISBN: 9784274068768）
(3) コンピュータネットワーク 第5版 / 日経BP社（ISBN: 9784822284763）

masaya_yamamoto@dhw.ac.jp