02-インターネットの仕組み

fujiwarakimiaki@gmail.comfujiwara.server-on.net

1 2017/4/10医療情報処理入門

前回の歴史表

1969年にARPANET(アーパネット)として開始

1995年頃まではマイナーな存在

・1946 ENIAC 最初のコンピュータ

1950s 1960s 1970s 1980s 1990s 2000s

・1948 トランジスタの発明

・1969 ・インターネットの起源

・GUIの「発明」

・1975 Bill Gates 19歳でMS社を興す

・1981 IPv4 確定、全米ネットへ

・1991 WWW「発明」

・1993 ブラウザ－配布

・1994 民間プロバイダー

・1995 Windows95

NOW

2

(WWWが普及のきっかけ)

インターネットの一般への普及

研究者はメール利用

2017/4/10

1945第二次世界大戦の終了

1998Google社設立

2007 iphoneスマートフォン

個人で買えるコンピュータ向け1975

個人向けコンピュータの発売

医療情報処理入門

Internet standards:Dave Clark (1992) MIT 曰く

We reject kings, presidents, and voting.We believe in rough consensus and running codes

インターネットには王様kingsも社長(大統領)presidentsも要らない。多数決(投票)votingで決めることもしない。

大まかな合意rough consensusさえあれば、実際に動くソフトrunning codesが支持されるか否かである。

たとえば、メールの送受信に使うソフト、ブラウザー、etc これでなければいけないということはない誰でも参入できる

3 2017/4/10県立医科大学 医療情報処理入門 01

調整機関 ICANNとJPNIC(各国NIC)インターネットとは「自律的組織内のlAN」結合したものなので、を全体を管理する組織は無い。

しかし

但し、名前や番号が重複しないような「調整機関」はある。

■国際的には、ICANN(The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)インターネットの各種資源を全世界的に調整することを目的として、1998年10月に設立された民間の非営利法人。(在カリフォルニア)

Names=ドメイン名(nara-edu.ac.jp など)Numbers=IPアドレス(202.236.176.128など)

■日本では、社団法人 日本ネットワークインフォメーションセンター(JPNIC=Japan Network Information Center)があり、各国にも同様な機関(NIC)がある。

ドイツNIC中国NIC

4

JPNIC

2017/4/10医療情報処理入門

ドメイン名

5

www.microsoft.com 米国の場合

日本の場合 www.sony. co. jp

www.louvre.fr ルーブル美術館

トップレベルドメイン

第２レベルドメイン

第３レベルドメイン

Domain(領域：範囲：分野)

右端を「トップレベルドメイン」といい、最も広い範囲の分類を示す

以下、左に向かって「第二レベルドメイン」・・という

メール、ホームページのアドレスとしての名前

2017/4/10医療情報処理入門

TLD (Top Level Domain)gTLD (generic)

.com (商用commercial)

.net (無制限)

.org (任意団体)

.edu (教育)

.gov (政府)

.mil (米軍 military)

.info (情報サイト)

.biz (business)

ccTLD (country code)

.jp japan

.cn 中国

.kr 韓国

.fr フランス

.de ドイツ

.uk 英(united kingdom)

.

.us 米

■TLD は ICANNが決める (それ以下は各国NICが決める)

6 2017/4/10医療情報処理入門

2nd Level Domain (Top Level Domain)■2nd Level Domain は 日本で(JPNICが)が決める (各国毎に分類は異なる

7

日本では.co (商用).ac (高等教育研究).ne (プロバイダ).go (政府).or (団体) .ed (小中高).nara (県名)

2017/4/10

奈良国立博物館http://www.narahaku.go.jp/

ルーブル美術館(PARIS)http://www.louvre.fr/

メトロポリタン美術館(NY)http://www.metmuseum.org/

■ 日本では、3rd Level Domain (narahaku等)は JPNICへの登録(先着順)割り当て、■ それ以下(左側)は各組織で自由につけてよい

が、ホームページを提供するサーバーには www という名前を付ける習慣がある

医療情報処理入門

インターネットの「神」 Jonathan Postel

Rough consensus and running codesRFC: Request for Comments (ご意見求む)

1981 RFC791 Internet Protocol (IP/v4)1981 RFC793 Transmission Control Protocol (TCP)

1982 RFC821 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)1985 RFC959 File Transfer Protocol (FTP)

インターネットの基本的な取り決め(TCP/IP)のまとめ役、運用担当者

・メール、ファイル転送の規格をとりまとめ・DNS(後述)を運用する

インターネットを作った人をひとりだけあげよ、といわれたら、衆目の一致、この人

ジョン・ポステル1943-1998主にUniv. Southern Californiaに勤務

8 2017/4/10医療情報処理入門

1984 JUNET (Japan University NET)立ち上げ東大、東工大、慶応、KDD最終的に 600大学・企業電話回線によるメール・ニュース転送

1986 米国との接続1988 WIDEプロジェクト

本格的な(TCP/IPによる)大学間ネットワーク

日本語でメールが使えるのは、この人のおかげ

村井純1955-慶応大学教授・理事

9

日本ではこの人

2017/4/10医療情報処理入門

TCP/IP の意味すること

IPでもっとも基本的な約束は、次の2項目である。

■コンピュータには番号を割り当てる。この番号をIPアドレスという。コンピュータ同士はこの番号を頼りに、相手との通信を行う。

■データは、パケット(packet=小包)と呼ばれる単位に分割される。一個一個のパケットにはすべて、送り元コンピューターのIPアドレス(Source IP Addressという)と宛先コンピュータのIPアドレス(Destination IP Addressという)が明示されている。

サ ー バ ー

パ ソ コン

パ ケ ッ ト

in terne t

サ ー バ ー

送 信 元

IP ア ド レス サ ー バ ー

宛 先

IP アド レス

デ ー タ

本 体

パ ケ ッ トの 内 容

補 助

情 報

インターネットしていると、ハブのランプがチカチカするデータ(情報)が細

切れで伝わっている証拠

宛先送信元

ドメイン名(www.nara-edu.ac.jp)は 202.236.176.170 に「翻訳」される

10 2017/4/10医療情報処理入門

IPアドレス(IPv4)■ネットに接続している状態で割り当てられる。

(PC固有の番号ではない)

■ ICANN→JPNIC(各国NIC)→各組織毎に範囲が決められる。

■ 0～255の数字を４個並べたもの。例 202.236.176.142 とか 192.168.11.2

■従って、256×256×256×256通り=約43億個しかない。(1981年にはそれで十分過ぎると思っていた)

■要するに足りない(IPv4アドレスの枯渇問題)2011年には新規配分できなくっている

回避策・プライベートアドレス(当面これで凌ぐ)・既得権の回収(無理かも)・IPv6 (本命)

11 2017/4/10医療情報処理入門

いずれ IPv6 へ (ユビキタス・ネットワーク社会)

■IPv6(IP第6版)が制定されている。

IPv6はIPv4と共存して2000年頃から実際に用いられている。Windows VistaはIPv4、IPv6どちらにも対応できる。

■ IPアドレスの長さはIPv4の4倍 3.4×1034個銀河系の星の数は 1011 しかない。

■ユビキタス・ネットワーク社会の基礎すべての機器・設備・商品がIPアドレスを持ち、インターネットに接続する社会。

(Ubiquitousとは遍く(あまねく)存在するという意味。

元々は、神の恩寵が全世界に行き渡るというキリスト教のキーワードである)。

しかし

■ 移行の問題ある日、いきなりIPv6にすることはできない。IPv4しか扱えないPCが残ること、利用者に設定変更させられない。NTTと他のプロバイダーの作業分担、費用負担 はどうする etc

12 2017/4/10医療情報処理入門

TCPの意味 (パケットに分解し、番号を付ける)

■→GET / page.htmlpage.html を見たい

■←page.htmlホームページの枠組みと文字情報のみ

■←画像その1■←画像その2■←画像その3

ABCの

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パソコン 1.2.3.4 サーバー 2.2.2.2

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13 2017/4/10医療情報処理入門

TCPの意味 (Transport Control Protocol：伝送制御規約)

インターネットは様々な組織が自律的に管理しているネットワークの集合体なので、常に100%完全な状

態ではない。通信機器の故障、工事、停電、メンテナンスなどで、予期できない時に、予期できない場所で部分的に不通になったり回復したりしている。そのために、ルーターは不通の回線を検出し、迂回経路に流す仕掛けを備えている。

R1 R4

R3

R2

不通

迂回路

P1 P2

P3

P1

P2

P3

P2 P3 消滅

R1 R4

R3

R2

回復

迂回路

P4 P5

P6

P6

P4

P5

P4

P5

P6

P1がルーターR1(名古屋)を通過した直後にR1→R2の経路(東海道)が不通になったパケットP2、P3は自動的に迂回路(日本海側)を通って受信コンピュータ(東京)に到達できる。

P1は途中で消滅する。

受信者はP1の再送を要求する

P4、P5が迂回路へ送られた後で、R1→R2の経路(東海道)が回復した

P6はP4、P5より先に受信コンピュータ(東京)に到達する

受信者はパケットの「順序番号」によって元データを順序通り「組み立て」る

これらの手順をTCP(Transport Control Protocol=伝送制御規約)で定める

14 2017/4/10医療情報処理入門

TCP/IP意味 (まとめ)

15 2017/4/10

HOST(コンピュータ)-A HOST(コンピュータ)-B

データ(情報)

IP-A IP-B

宛先 IPアドレス= IP-B

送信元 IPアドレス=IP-A

順序 1

IPとは1) HOST(コンピュータ)にIPアドレスを割り当てる2) データはパケットに分割され送受信される

TCPとは、1) 失われたパケットの再送を要求することができる2) 重複したり、順序不同で受信したパケットは順序通りに再構成する

医療情報処理入門

1975~個人が買える(数百ドル)コンピュータが出現

2017/4/1016

William Henry Gates III (ビル・ゲイツ)

1955/10/28～1975 Microsoft社創業1995 Windows-95発売

Steve Jobs (スティーヴ・ジョブズ）1955/2/4～1976 Apple社創業1985 Apple社から解任される1986 ピクサー社創設1996 Apple社に復帰2000 CEOに就任(iPod,iPhone,iPad)2011/10/5 病気で死去

医療情報処理入門

1981～1995 (知る人ぞ知るインターネット)

National Science Foundation -の NET のバックボーン

大学、研究機関を結ぶネットワーク

コンピュータの相互利用が主な目的で、ファイル転送の派生物としての電子メール

お相撲さんほどではないが、「男の世界」96%!

WWWが状況を変えた(1991～1993)

地域的な接続http://som1.csudh.edu/fac/lpress/471/hout/nsfnet.htm

WWW利用者調査結果http://www.csj.co.jp/www17

17 2017/4/10医療情報処理入門

WWWの目的ティム・バーナーズ=リー（Sir Timothy John Berners-Lee, 1955 - ）

URL 、HTTP、 HTML の最初の設計は彼によるもの

CERN内の科学者同士で研究論文を閲覧・交換するために、ハイパーテキストシステムをネットワーク化すべく、1989年にCERN内に「World Wide Web Project」を設置し、HTMLを開発した。

CERN(セルン)欧州原子核研究機構

18 2017/4/10ジュネーブ郊外地下100mに円周27kmのトンネル 医療情報処理入門

2013第1回エリザベス女王工学賞

2017/4/10医療情報処理入門19

インターネットの発展に寄与した技術者達

ロバート・カーン TCP/IPの設計

ヴィントン・サーフ 同上

ティム・バーナーズ＝リー WWWの発明

マーク・アンドリーセン ブラウザーの開発

R. Kahn V. Cerf M. Andreessen

2017第3回エリザベス女王工学賞

2017/4/10医療情報処理入門20

デジタル映像の画質を大幅に向上させて医療現場での活用を広げた4人の工学者

エリック・フォッサム

ジョージ・E・スミス

寺西信一

マイケル・フランシス・トンプセット

寺西真一

余談 CERN(セルン) は今注目

・2013年 Higgs粒子を検出(理論的に存在を予言されていた素粒子が全て見つかった。・宇宙年齢は137.7億年 ± 0.6億年(誤差0.4%!!) であることも分かった。

しかし、謎は残っている宇宙の組成は4%が通常の物質(星・ガス・光)、残りの96%は正体不明のダークマター(暗黒物質23%)、ダークエネルギー(73%)である。

リサ・ランドール1962～ハーバード大教授

５次元空間からにじみ出ている粒子が暗黒物質の候補か？CERNの装置で見つかるかもしれない

21 2017/4/10

素粒子検出装置

医療情報処理入門 2017/4/1022

http://www.nikon.co.jp/channel/light/chap01/sec01/index.htm

物質を細かく見ていくとクォークに行きつく

余談2 我々の知っている物質の元(素粒子)

人体も、宇宙の星も、全てこれだけで組成が説明できる

なんでそんなことが分かるか？原子(水素、炭素、鉄・・)などは固有の波長の光を出し

遠い星星からの光も、その光の波長で光源の組成が分かるから

医療情報処理入門

2017/4/1023

http://www.nikon.co.jp/channel/light/chap01/sec01/index.htm

余談3 宇宙は「無」から始まった

「時間」もその時から始まったので、「その前は？」という設問には意味がない

医療情報処理入門 2017/4/10医療情報処理入門24