ネットワーク科学

3年

2023年度前期

2単位

E-IN-301L

本田　治

単独

教員の免許状取得のための必修科目
科目区分・・・教科及び教科の指導法に関する科目（高等学校　情報）
施行規則に定める科目区分又は事項等・・・情報通信ネットワーク（実習を含む。）　

情報ネットワーク

(授業の目的)
社会の重要なインフラとなっているインターネットを理解するために、ネットワーク技術の基本を理解すること。
またネットワークを数学的にとらえたグラフ理論の基礎について理解すること。

(授業の到達目標)
到達目標1: ネットワークの形と特徴、ネットワークの階層化など、ネットワークの一般的な事柄を説明できる。
到達目標2: Ethernet、IPv4、TCP、DNS、WWWなどの具体的なプロトコルについて説明できる。
到達目標3: グラフ理論の基礎的な事柄を説明できる。

本講義では、ネットワークの一般的な特徴などを最初に学びます。次に、実際にインターネットで使われている様々なプロトコルについて学びます。また、ツールなどを使用し実際の通信を見ることで理解を深めます。そして、ネットワークを数学的にとらえたグラフ理論について基本を学び、ネットワークに関する理解をより深めます。

(授業計画)
第１回 ネットワークとは
ネットワークとは何なのか、どんな形があるのか、どんな特徴を持つのか
第２回 Open System Interconnectionの7 階層モデル
ネットワークを階層化して考える
第３回 物理層の基礎
階層化における第1層である物理層の基本的な役割(物理的な規格、変調、搬送波、符号化)
第４回 データリンク層の基礎
階層化における第2層であるデータリンク層の基本的な役割(同期/非同期の制御、誤り検出)
第５回 ネットワーク層の基礎
階層化における第3層であるネットワーク層の基本的な役割(回線交換、パケット交換、ルーティング)
第６回 トランスポート層の基礎
階層化における第4層であるトランスポート層の基本的な役割(ポート、ソケット、UDP)
第７回 LAN（Local Area Network）の歴史と様々なプロトコル
LANを構成するためのデータリンク層のプロトコルの発展(TDMA、ALOHA、CSMA)
第８回 Ethernet
Ethernetと周辺技術(CSMA/CD、VLAN)
第９回 IPv4(Internet Protocol version 4)
Ipv4の基本的な仕組み(IP adress、ネットマスク、NAT)、およびルーティングの考え方
第10回 TCP(Transmission Control Protocol )
TCPの基本的な仕組み(シーケンス番号と確認応答、コネクションの確立と終了)
第11回 DNS (Domain Name System)
Domain Nameの構造や役割とDNSの仕組み
第12回 WWW (World Wide Web)
WWWを支える基本技術(URL、HTTP、HTML)と拡張のための技術(Cookie、Ajax)
第13回 ネットワークとグラフ理論 (1)
グラフの基礎(定義、次数)と辺列(閉じた/開いた辺列、パス)
第14回 ネットワークとグラフ理論 (2)
様々なグラフ(連結グラフ、木、ハミルトン路、オイラー路)と接続行列
第15回 ネットワークとグラフ理論 (3)
複雑ネットワークの基礎(クラスタ、ハブ、ダイナミクス)

(授業の方法)
授業は15回全て、パワーポイント等で作成されたスライドを用いて教員が講義する形で行います。講義資料は事前にポータルシステムで配布しますので学習に使用してください。第8回、第9回、第10回、第11回では実際にツールを使用して学習した内容を確認するなどの実習を行います。

なし（資料配布）

(事前学修) 事前配布している講義資料を読むことにより予習を行ってください。
(事後学修) ネットワークの基礎やプロトコルについて、資料により復習するとともに、それらを説明する文章を書けることを確認してください。

(成績評価の方法)
期末テスト(100％)

(成績評価の基準)
到達目標1:ネットワークの一般的な事柄を問う問題に正しく解答できている。
到達目標2:プロトコルの仕組みを問う問題に正しく解答できている。
到達目標3:グラフ理論の基本的な内容を問う問題に正しく解答できている。

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