20121118

兵ちゃん



LANの構築について

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 寄せ集めのパソコン10台とプリンター2台を使ったLAN(ラン:Local Area Network)を構築する機会があったのですが、LANケーブルの作成は何年かぶりで設定も久々でした。構築予定のLANは機能を限定してLANに接続したプリンターを使うだけの仕様でした。知識としてIPアドレスの割り当て方でネットワークを分離できるのは知っていたのですが、寄せ集めのパソコンでIPアドレスがばらばらに割り当てられていた状態で「動かん!」と、唸ってしまいました。そこで、今回は限られた範囲内のネットワークであるLANの中でLANケーブルの作成とIPアドレスの割り当て方とLANのトラブル対策、トラブルの原因を探すコマンド等を紹介したいと思います。



1.LANケーブルの作成

 LANケーブルを自作するとパソコンのレイアウトに合わせて配線できるメリットがあります。



()ケーブルの種類

 使われているケーブルは、「UTP-5」などがケーブルの外皮に書かれています。UTPの意味はUnshielded Twisted Pair-無シールドツイストペア線のことです。8本の線を2本づつより合わせて4組のペアにし、1つのポリ塩化ビニールのジャケットに収めたケーブルのことを言います。ちなみに箔や編み込み線でシールドを施したSTPshielded twisted pair)ケーブルも使われています。

  ケーブルによってはCAT-5と書かれていますが「CAT」はカテゴリの事でEIA(米国電子工業会)が規定している対応信号周波数によって品質区分に分けられ、現在使われているものは「CAT-5」がもっとも使われています。あと、LANに使われるケーブルは導線の種類により、単線が使われている物を「568-A」と表記し、より線の導線が使われているものを「568-B」と表記してあります。この表記は、TIA(Telecommunications Industry Association:米国電気通信工業会)で規格化されています。


名称

主な用途

カテゴリー1

電話

カテゴリー2

ISDN

カテゴリー3

10BASE-T

カテゴリー4

ATM、トークンリング

カテゴリー5

100BASE-TX

カテゴリー5e

100BASE-TX1000BASE-T

カテゴリー6

1000BASE-T10GBASE-T

カテゴリー7

10GBASE-T



()コネクタの種類

  コネクタはRJ45と呼ばれるコネクタを使います。ちょうど電話のモジュラージャックを一回り大きく したもの・・・・と考えてください。形状はほぼ同じです。RJ45コネクタは使われるケーブルの種類により 二種類あります。568-A(単線)用と568-B(より線)用とがあります。ケーブルによってコネクタを使い分けなければなりません。ただし、568-A(単線)ケーブルに568-B(より線)RJ45コネクタは使えるようにできています。


(3)作成

 作成の流れは次のようになっています。


1

資材の準備

LANケーブルを作るのに次のような資材と工具が必要です。RJ45コネクタを保護する「ブーツ」という部品は、なくてもかまいません。「外皮むき工具」はカッター等で代用することができます。「ケーブルテスタ」はマルチメーター等で代用できます。ただし、「LANケーブル」「RJ45コネクタ」「かしめ工具」は必ず必要です。


LANケーブル

RJ45コネクタ

ブーツ

外皮むき工具

かしめ工具

ケーブルテスタ


2

ブーツをはめる

まず最初にブーツをLANケーブルに通してから加工をします。

3

LANケーブルの外皮をむきます。

ケーブルを挟んだ状態で工具を一回転させます。刃の位置を調整しなければなりませんが工具に内蔵された刃によって、ケーブルの外皮だけが切り取られます。カッタ−で内部の配線の被覆を傷つけないように切り込みをいれてむいても同様に外皮をむくことができます。


4

順番に並べてカットして揃える

外皮をむいた状態から線を1本づつまでほぐしニッパーやカッティングプライヤー等で挟みながらしごいてねじれを取り真っ直ぐに伸ばし線の順番に合わせて列び換え切り口が真っ直ぐになるように長さを切って揃える。



ピン

1

2

3

4

5

6

7

8

568A

白緑

白橙

白青

白茶

568B

白橙

白緑

白青

白茶


5

ケ−ブルをRJ45コネクタに差し込む

RJ45コネクタのピンアサインは、次のようになっているので入れ違わないように正面に配線が透けて見える所まで差し込む。

ちなみにクロスケーブルを作成する場合は、片側を568Aにし、もう片方を568Bにするとクロスケーブルの配線になります。


 クロス結線は1-32-63-14-45-56-27-78-8に結線



6

かしめ工具で圧着

かしめ工具でコネクタとケーブルを圧着します。コネクタを奥まで差し込み、ペンチを握る要領でコネクタを締めつけます。



7

コネクタにブーツをかぶせる。

コネクタにブーツをかぶせます。ブーツを被せることで、コネクタ部分への負荷による破損を防ぎます。また、ブーツを色分けすることによって、配線が分かりやすくなります。また、このブーツをかぶせるの手順は省略できます。ケーブルをよく作る人は、機能にあまり影響が無いため省略しています。


8

導通チェック

次にケーブルテスター等を使い配線をチェックします。結線ミスがあればここで発見できます。 配線に異常があればケ−ブルをコネクタの部分で切断しもう一度やり直しをします。


9

完成

規格にのっとったケーブルの完成です。




2.IPアドレスの割り当て方

 IPアドレスは、TCP/IP、プライベートIPアドレスと予約アドレスを踏まえた上でネットワーク設計を行います。



(1)IPアドレスとは

 LANやインターネットでは、TCP/IPというプロトコル(通信手順)で接続されています。TCP/IPIPv4(アイピーブイヨン)という規格では、IPアドレス(アイピーアドレス: Internet Protocol address)によってネットワーク機器を識別しています。IPアドレスは、パソコンから見た場合1桁を「0」と「1」の2進数が使われていて32桁、32ビットでアドレスが振られています。その32ビットの「0」と「1」の数字を8桁の8ビットごと区切り4つに分けた後に10進数にして人間がわかりやすい数値になおされて「192.168.0.2」のように使われています。IPアドレスはパソコンに付けられた番地のようなものだと思ってください。


パソコンから見た32桁、32ビットのIPアドレス

11000000101010000000000000000010

8ビット単位で分ける






11000000



10101000



00000000



00000010



2進数から10進数へ変換

人間に解り易い数値になる



192

.

168

.

0

.

2





(2)IPアドレスの範囲

 TCP/IPというプロトコル ではIPアドレスの範囲は次の表のようになります。この中にプライベートアドレスも含まれています。


クラス

IPアドレス

ネットマスク

ネットワーク数

ホスト数

A

1.x.x.x126.x.x.x

255.0.0.0

126

16,777,214

B

128.1.x.x191.254.x.x

255.255.0.0

16,382

65,534

C

192.0.1.x223.255.254.x

255.255.255.0

2,097,150

254

D

224.0.0.0239.255.255.254

マルチキャスト用

E

240.0.0.0255.255.255.254

予備

 


(3)ネットワークアドレス

 IPアドレスを使って同じLANの中にグループを作ることができます。識別するにはネットワークアドレスというアドレスが使われています。ネットワークアドレスは、クラスにより利用する値が変わっています。さらにサブネットマスクを利用するとホストアドレスの桁を使ってさらに細かく分ける事ができます。また、接続するにはルーターを利用するかOSにもよりますがLANポートに2重にアドレスを割り当てる等の方法をとりアクセスさせます。


a.クラスによるネットワークアドレス

 クラスによって分けるとネットワークアドレスは次の図のようになります。



























b.サブネットマスクでネットワークアドレスを分類

 サブネットマスクを使うとさらに細かくネットワークアドレスを分ける事ができます。サブネットマスクを使うとネットワークアドレスの長さが変わります。この方法は大規模なLANを構築する時に使われるくらいであまり使われていないようです。また、サブネットマスクのパターンや2進数の計算をするためIPアドレスの理解を難しくしていると思います。


c.CIDR(サイダー)表記

 ネットワークアドレスを表記するのに「192.168.4.16/28」と書かれている場合があります。「/28」とは、サブネットマスクとネットワークアドレスのビットの数を表しています。対応表は次の通りです。

 はプライベートアドレスで使われているものです。


CIDR表記

10進数表記

2進数表記

可能なホスト数

/8

255.0.0.0

11111111.00000000..00000000.00000000

16777214

/9

255.128.0.0

11111111.10000000.00000000.00000000

8388606

/10

255.192.0.0

11111111.11000000.00000000.00000000

4194302

/11

255.224.0.0

11111111.11100000.00000000.00000000

2097150

/12

255.240.0.0

11111111.11110000.00000000.00000000

1048574

/13

255.248.0.0

11111111.11111000.00000000.00000000

524286

/14

255.252.0.0

11111111.11111100.00000000.00000000

262142

/15

255.254.0.0

11111111.11111110.00000000.00000000

131070

/16

255.255.0.0

11111111.11111111.00000000.00000000

65534

/17

255.255.128.0

11111111.11111111.10000000.00000000

32766

/18

255.255.192.0

11111111.11111111.11000000.00000000

16382

/19

255.255.224.0

11111111.11111111.11100000.00000000

8190

/20

255.255.240.0

11111111.11111111.11110000.00000000

4094

/21

255.255.248.0

11111111.11111111.11111000.00000000

2046

/22

255.255.252.0

11111111.11111111.11111100.00000000

1022

/23

255.255.254.0

11111111.11111111.11111110.00000000

510

/24

255.255.255.0

11111111.11111111.11111111.00000000

254

/25

255.255.255.128

11111111.11111111.11111111.10000000

126

/26

255.255.255.192

11111111.11111111.11111111.11000000

62

/27

255.255.255.224

11111111.11111111.11111111.11100000

30

/28

255.255.255.240

11111111.11111111.11111111.11110000

14

/29

255.255.255.248

11111111.11111111.11111111.11111000

6

/30

255.255.255.252

11111111.11111111.11111111.11111100

2



(4)予約アドレス

 192.168.0.0の「0」ようにホストアドレスが2進数で「00000000」のアドレスはネットワーク自身を表すのに使われます。また192.168.0.255の「255」は2進数で「11111111」でホストが属するネットワークの全てのホスト(各パソコン等)へ送るためのブロードキャスト(一斉送信)として使われます。従って「0」と「255」は使えません。あと、ルーターは標準設定で192.168.0.1を使っているものが多いようです。従って192.168.0.1はパソコン等で使いません。



(5)プライベートIPアドレス

 小規模なLAN等で自由に使えるIPアドレスがプライベートIPアドレスと呼ばれるものです。一般的にクラスC192.168.0.0192.168.255.255がよく使われます。


クラス

プライベートIPアドレス

サブネットマスク

CIDR表記

ネットワークアドレス上

接続可能なホスト数

クラスA

10.0.0.0 〜 10.255.255.255

255.0.0.0

/8

16777214

クラスB

172.16.0.0 〜 172.31.255.255

255.255.0.0

/16

65534

クラスC

192.168.0.0 〜 192.168.255.255

255.255.255.0

/24

254


 

(6)ネットワーク設計

 パソコンやプリンター1台ごとに重複しないようにIPアドレスを割り当てます。例として一覧表と接続図を見てください。あと、部屋のレイアウトもあると完璧です。


No.

機器名

IPアドレス

サブネットマスク

備考

1

EPSON LP-S820

192.168.0.50

255.255.255.0


2

EPSON EP-802A

192.168.0.60

255.255.255.0


3

パソコン 1

192.168.0.11

255.255.255.0


4

パソコン 2

192.168.0.12

255.255.255.0


5

パソコン 3

192.168.0.13

255.255.255.0


6

パソコン 4

192.168.0.21

255.255.255.0


7

パソコン 5

192.168.0.22

255.255.255.0


8

NAS

192.168.0.70

255.255.255.0























3.LANのトラブル対策

 LANに繋がっているパソコンからネットワークに接続したプリンターへ印刷できないというトラブルが発生したとします。まず最初に疑うのはLANポートやプリンターのIPアドレスの設定を確認します。自動設定になっているか、又は、手動設定でIPアドレスを割り振るならネットワークで繋がっているパソコンやプリンターのIPアドレスを確認してネットワークアドレスが同じか確認します。だいたいLANの設定の一覧を作るとミスを防ぐ事ができます。サブネットマスクが255.255.255.0でプライベートアドレスならば192.168.0.1192.168.255.2553番目の数値を変えるとネットワークアドレスが変わってパソコンが見えなかったりプリンターが使えない等のトラブルが発生します。動かないと思ったらIPアドレスを最初に調べる事をお勧めします。あと、プライベートアドレスで間違いやすいか所は次の表のようになります。

 

クラス

 

プライベートIPアドレス

 

サブネットマスク

 

ネットワークアドレスが間違いやすいか所

 

クラスA

10.0.0.0 〜 10.255.255.255

 

255.0.0.0

 

1番目

 

クラスB

 

172.16.0.0 〜 172.31.255.255

 

255.255.0.0

 

2番目

 

クラスC

 

192.168.0.0 〜 192.168.255.255

 

255.255.255.0

 

3番目

 


 

4.トラブルの原因を探すコマンド

 MS WindowsではコマンドプロンプトやLinuxでは端末でLANの状況を確認する同等のコマンドがあります。LANの不具合は物理的なものからLANの設定よるもの等がありコマンドを入力してEnterキーを押して実行して割り出していきます。次の一覧はMS Windows 7 で確認したコマンドです。


ping

(ピング)

目的の機器がネットワークに繋がっているか調べるコマンドです。TCP/IPを使いネットワークを構築した時にIPアドレスの設定ができているか確認する事もできます。

使用法: ping [-t] [-a] [-n 要求数] [-l サイズ] [-f] [-i TTL] [-v TOS]

[-r ホップ数] [-s ホップ数] [[-j ホスト一覧] | [-k ホスト一覧]]

[-w タイムアウト] [-R] [-S ソースアドレス] [-4] [-6] ターゲット名


オプション:

-t 中断されるまで、指定されたホストを Ping します。

統計を表示して続行するには、Ctrl+Break を押してください。

停止するには、Ctrl+C を押してください。

-a アドレスをホスト名に解決します。

-n 要求数 送信するエコー要求の数です。

-l サイズ 送信バッファーのサイズです。

-f パケット内の Don't Fragment フラグを設定します (IPv4 のみ)。

-i TTL Time To Live です。

-v TOS Type Of Service (IPv4 のみ。この設定はもう使用されておらず、IP ヘッダー内のサービス フィールドの種類に影響しません)。

-r ホップ数 指定したホップ数のルートを記録します (IPv4 のみ)。

-s ホップ数 指定したホップ数のタイムスタンプを表示します (IPv4 のみ)。

-j ホスト一覧 一覧で指定された緩やかなソース ルートを使用します(IPv4 のみ)。

-k ホスト一覧 一覧で指定された厳密なソース ルートを使用します(IPv4 のみ)。

-w タイムアウト応答を待つタイムアウトの時間 (ミリ秒) です。

-R ルーティング ヘッダーを使用して逆ルートもテストします(IPv6 のみ)。

-S ソースアドレス使用するソース アドレスです。

-4 IPv4 の使用を強制します。

-6 IPv6 の使用を強制します。

<

ipconfig(アイピーコンフィグ)

操作しているパソコンのTCP/IP設定を確認するコマンドです。

使用法:

ipconfig [/allcompartments] [/? | /all |

/renew [adapter] | /release [adapter] |

/renew6 [adapter] | /release6 [adapter] |

/flushdns | /displaydns | /registerdns |

/showclassid adapter |

/setclassid adapter [classid] |

/showclassid6 adapter |

/setclassid6 adapter [classid] ]


パラメーター

adapter 接続名です。

(ワイルド カード文字 * と ? を使用できます。例を参照してください)


オプション:

/? このヘルプ メッセージを表示します。

/all すべての構成情報を表示します。

/release 指定されたアダプターの IPv4 アドレスを解放します。

/release6 指定されたアダプターの IPv6 アドレスを解放します。

/renew 指定されたアダプターの IPv4 アドレスを更新します。

/renew6 指定されたアダプターの IPv6 アドレスを更新します。

/flushdns DNS リゾルバー キャッシュを破棄します。

/registerdns すべての DHCP リースを最新の情報に更新し、DNS 名を再登録します。

/displaydns DNS リゾルバー キャッシュの内容を表示します。

/showclassid アダプターが使用できるすべての DHCP クラス ID を表示します。

/setclassid DHCP クラス ID を変更します。

/showclassid6 アダプターに許可されたすべての IPv6 DHCP クラス ID を表示します。

/setclassid6 IPv6 DHCP クラス ID を変更します。



既定では、TCP/IP にバインドされた各アダプターについて、IP アドレス、サブネットマスクとデフォルト ゲートウェイのみを表示します。


release と renew については、アダプター名が指定されていない場合は、TCP/IPにバインドされているすべてのアダプターの IP アドレス リースが解放または更新されます。


Setclassid および Setclassid6 については、ClassId が指定されていない場合ClassId は削除されます。


例:

> ipconfig ... 情報を表示します。

> ipconfig /all ... 詳細な情報を表示します。

> ipconfig /renew ... すべてのアダプターを最新の情報に更新します。

> ipconfig /renew EL* ... 名前が EL で始まる接続すべてを最新の情報に更新します。

> ipconfig /release *Con* ... 名前が一致する接続すべてを解放します。

eg. "Local Area Connection

1" または "Local Area

Connection 2"

> ipconfig /allcompartments ... すべてのコンポーネントの情報を表示します。

> ipconfig /allcompartments /all ... すべてのコンポーネントの詳細な情報を表示します。

tracert(トレースルート)

サーバーまでの経路を調査、ルーターや回線の障害を探すコマンドです。

使用法: tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j host-list] [-w timeout]

[-w timeout] [-R] [-S srcaddr] [-4] [-6] target_name


オプション:

-d アドレスをホスト名に解決しません。

-h maximum_hops ターゲットを検索するときの最大ホップ数です。

-j host-list host-list で指定された緩やかなソース ルートを使用します

(IPv4 のみ)

-w timeout timeout ミリ秒間、応答を待ちます。

-R 往復のパスをトレースします (IPv6 のみ)

-S srcaddr 使用するソース アドレスです (IPv6 のみ)

-4 IPv4 の使用を強制します。

-6 IPv6 の使用を強制します。

netstat(ネットスタット)

パソコンのTCP/IP設定は間違っていない。しかし、サーバーになかなか繋がらない。仮に繋がっても遅い。こうした現象はLANケーブル、LANポート等に障害が発生している可能性がある時に伝送フレームの統計情報からLANの障害を見つけるコマンドです。

プロトコルの統計と現在の TCP/IP ネットワーク接続を表示します。


NETSTAT [-a] [-b] [-e] [-f] [-n] [-o] [-p proto] [-r] [-s] [-t] [interval]


-a すべての接続とリッスン ポートを表示します。

-b それぞれの接続またはリッスン ポートの作成に使われた実行可能ファイルを表示します。場合により、よく知られた実行可能ファイルが複数の独立したコンポーネントをホストすることもあり、この場合、接続またはリッスン ポートの作成に使われたコンポーネント群が表示されます。 この場合、実行可能ファイル名は下に [] で表示され、上には TCP/IP に到達するまで順に呼び出したコンポーネントが表示されます。 このオプションには時間がかかり、十分なアクセス許可がないとエラーが発生することに注意してください。

-e イーサネットの統計を表示します。 これは、-s オプションと併用できます。

-f 外部アドレスの完全修飾ドメイン名 (FQDN) を表示します。

-n アドレスとポート番号を数値形式で表示します。

-o 各接続に関連付けられたそれらを所有するプロセス ID を表示します。

-p proto proto で指定されたプロトコルの接続を表示します。

proto は次のいずれかです:TCPUDPTCPv6、または UDPv6

プロトコルごとの統計を表示するため、-s オプションと併用する場合、proto は次のいずれかです:IPIPv6ICMPICMPv6TCPTCPv6UDP またはUDPv6

-r ルーティング テーブルを表示します。

-s プロトコルごとの統計を表示します。既定では、IPIPv6ICMPICMPv6TCPTCPv6UDP および UDPv6 の統計が表示されます。

-p オプションを使って、既定のプロトコルのサブセットを指定することもできます。

-t 現在の接続のオフロードの状態を表示します。

interval 各表示で interval 秒間一時停止しながら、選択した統計を再表示します。統計の再表示を停止するには、CTRL+Cを押してください。

interval が省略された場合、現在の構成情報を一度だけ表示します。

arp

特定のLANに繋がる全てのパソコンのIPアドレスとMACアドレスを調べる時に使うコマンドです。

アドレス解決プロトコル (ARP) で使用される、IP アドレスから物理アドレスへの変換テーブルを表示および変更します。


ARP -s inet_addr eth_addr [if_addr]

ARP -s inet_addr eth_addr [if_addr]

ARP -a [inet_addr] [-N if_addr] [-v]


-a 現在のプロトコル データを参照し、現在の ARP エントリを表示します。inet_addr が指定されている場合は、指定されたコンピューターのみの IP アドレスと物理アドレスが表示されます。2 つ以上のネットワーク インターフェイスが ARP を使用する場合は、各 ARP テーブルのエントリが表示されます。

-g -a と同じです。

-v 現在の ARP エントリを詳細モードで表示します。すべての無効なエントリとループバック インターフェイスのエントリが表示されます。

inet_addr インターネット アドレスを指定します。

-N if_addr if_addr で指定されたネットワーク インターフェイスの ARP エントリを表示します。

-d inet_addr で指定されたホストを削除します。inet_addr にワイルドカードを使用すると、すべてのホストを削除できます。

-s ホストを追加し、インターネット アドレス inet_addr を物理アドレスeth_addr に関連付けます。物理アドレスは、ハイフンで区切られた 6個の 16 進数バイトで指定します。このエントリは恒久的です。

eth_addr 物理アドレスを指定します。

if_addr 指定された場合は、アドレス変換テーブルを変更するインターフェイスのインターネット アドレスを指定します。指定がない場合は、最初の適用可能なインターフェイスが使用されます。

:

> arp -s 157.55.85.212 00-aa-00-62-c6-09 .... 静的エントリを追加します。

> arp -a .... テーブルを表示します。





 今回の内容は、限られた範囲内のネットワークであるLANの中でLANケーブルの作成とIPアドレスの割り当て方とLANのトラブル対策、トラブルの原因を探すコマンド等を紹介しましたがちょっと内容がてんこ盛りになってしまいました。「これだけ知っていれば大丈夫・・・・」といったところです。LANを構築する時の参考になれば幸いです。





参考URL

エレコム http://www.elecom.co.jp/

SOFTBANK PC Japan 20082月号 特別付録 完全保存版 図解!ネットワークの仕組

アスキー NETWORK MAGAZINE MOOK TCP/IPをマスターしよう

日経BPムック ネットワーク基礎シリーズ@ 絶対わかる! ネットワーク超入門

技術評論社 Windowsコマンドプロンプト

技術評論社 [改訂新版]Linuxコマンド ポケットリファレンス

色々

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