コンピュータネットワーク特論

Special Lecture on Computer Networks

997C451

73ICCOE501

前田　讓治

Joji Maeda

2023年度前期

2023/the First Semester

火曜2限

Tuesday 2nd Period

創域理工学研究科　電気電子情報工学専攻

Department of Electrical Engineering, Graduate School of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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対面授業/On-site class

本講義では、ネットワーク機器メーカのシスコが提供する「シスコ・ネットワーキングアカデミー・プログラム」CCNAv7 Switching, Routing and Wireless Essentials を用いて、スイッチネットワークと自律システム内の IP ルーティングについて、ネットワークシミュレータによる実習を通じて学ぶ。

Using CISCO Networking Academy Program CCNAv7 Switching, Routing and Wireless Essentials provided by CISCO, a global vendor of network appliances, students learn knowledge and practical techniques for switched networks and IP routing in an autonomous system through exercises using the CISCO-original network simulator.

キャンパスネットワークで広く用いられているスイッチネットワークと、その内部で利用されるIPルーティングを、ネットワークシミュレータによる実習を通じて、体験的に理解する。ネットワークの基礎知識を深めるとともに、座学だけでは得られない実務感覚を養うことを目的とする。
本講義は、本専攻のディプロマポリシーに定める「電気電子情報工学専攻における電気工学、電子工学、情報通信工学の３つの専門分野のうち少なくとも１つの専門分野についての極めて高度な専門知識」の習得を実現するための科目である。

Students are expected to practically understand switched networks and IP routing, which are both widely used in campus networks. Through exercises using the CISCO-original network simulator, students will deepen basic knowledge on computer networks and cultivate a practical sense of networking that will not be acquired by desk study. This course is for acquiring “high-level expertise on at least one special field among the three specialized fields of Department of Electrical Engineering, i.e., electrical engineering, electronic engineering, and information and communication technology,” described in the diploma policy of the Department.

以下のことができるようになることを目標とする。
・シスコルータ・スイッチの基本設定
・VLAN の概念と IEEE802.1q の説明およびシスコスイッチ上の実装
・ルーティングの概念説明
・STPの動作の説明
・Etherchannel と FHRP のシスコデバイスへの基本実装
・DHCPの動作の説明とシスコルータ上へのDHCPサーバの実装
・LANセキュリティの概念の説明
・WLANの概要の説明とシスコWLCの基本設定
・スタティックルートのシスコルータへの設定

Students will be able to:
- Perform basic settings on CISCO routers and switches,
- Explain the concept of VLANs and IEEE802.1Q and implement them on CISCO switches,
- Explain the basics of IP routing,
- Explain the mechanism of STP,
- Implement basic features of Etherchannel and FHRP on CISCO devices,
- Explain the mechanism of DHCP and configure CISCO routers as DHCP server,
- Explain the concept of LAN security,
- Explain WLAN concepts and configure basic features on CISCO WLC,
- Configure static routes on CISCO routers.

CCNAv7 Switching, Routing and Wireless Essentials に基づく座学と、ネットワークシミュレータを用いた演習を行う。各自、管理者権限を有するノートPC (OS は Windows 10, MacOS X 10.8 以降, Ubuntu 20.04 以降のいずれか) を用意すること。シスコのLMSサーバ (Academy NetSpace) に接続するので、ネットワーク機能が使えるようにしておくこと。

In this course, students participate in CCNAv7 Switching, Routing and Wireless Essentials provided by CISCO, including exercises using the CISCO-original network simulator. Each student is required to bring their own Windows laptop (Windows10 or MacOS X 10.8 and later). Ensure the PC network available so that it can connect to CISCO LMS server of the CISCO course (Academy NetSpace).

小テストの実施　Quiz type test／反転授業　Flipped classroom／実習　Practical learning

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・教材はNetSpaceに置いてある。講義前に必ず目を通しておくこと。
・研究室や自宅などで各章のテストを必ず自習すること。できなかった問題はGrade Book によって確認できる。最大5回まで受験できる。
・自習時間は、準備学習・復習を合わせて、１回の講義あたり４時間と目安とする。

- Class materials are on Academy NetSpace. Take a look at them before class.
- Practice all Module Exams in the lab or at home. Incorrect answers can be viewed in the Grade Book. Each Module Exam can be tried five times.
- Expected time for preparation and review is four hours per class.

各章に用意される小テスト 40%（オンライン自習）、学期末に行う Skill Based Assessment 30%、学期末に行う Final Exam 30% で評価する。100点満点中60点以上を合格とする。
[フィードバックの方法] NetSpace 上で自らの成績を随時閲覧することができる。また、各章のテストで間違えたところは Personal Feedback によって知ることができる。

Evaluated based on Module Exams (40%) (online self-study), skill assessment at the end of the semester (30%), and final exam at the end of the semester (30%). Criteria for passing the course is a score higher than or equal to 60 out of 100 points.
[Feedback] Students can view their performance on NetSpace. Incorrect answers to Module Exams receive feedback under “Personal Feedback” on NetSpace.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

NetSpace (CISCO LMS) における CISCO 提供の教材（オンライン）
講義で使ったスライド資料 (LETUS)

以下の書籍は講義では使わないが、必要に応じて参照すること。

１週間でＣＣＮＡの基礎が学べる本　第３版　谷本篤民 ソキウス・ジャパン著　インプレス
徹底攻略 Cisco CCNA問題集 [200-301 CCNA] 対応 ソキウス・ジャパン著　インプレス

Original text provided by CISCO in NetSpace (CISCO LMS)
Please find CISCO textbooks by yourself, if necessary.

1. ガイダンス、ネットワークの基礎知識の確認：本講義の概要を説明する。今後の講義で必要となる事項の確認を行う。シスコスイッチとシスコルータの基本設定ができるようになっておく。

2. LMSの準備とソフトのインストール：各自用意したノートパソコンに教材と必要ソフトをインストールする。無線 LAN を介して Academy NetSpace (シスコのLMSサーバ) に接続する。また、Module Exam の受験方法と、試験結果の確認方法を理解し、使えるようになる。

3. IP アドレスとサブネット: 以降の演習に備え、IP アドレスとサブネット化に関する知識を整理する。可変長サブネットの設計ができるようになる。

4. スイッチの概念と設定・VLAN：ネットワークスイッチの基本動作と VLAN の概念、およびシスコスイッチにおける VLAN の設定方法を学ぶ。アクセススイッチにおける VLAN が実装できるようになる。

5. VLANトランキングとVLAN間ルーティング：複数のVLANを一つのリンクに収容するトランキング技術と、router on a stick を使った VLAN 間ルーティングについて学ぶ。シスコスイッチとシスコルータを使った VLAN 間ルーティングができるようになる。

6. STP の概念：スイッチネットワークの冗長構成を自動化する STP の概念を学ぶ。STP の基本動作を説明できるようになる。また レガシーSTPとRSTP の違いを説明できるようになる。

7. Etherchannel と FHRP：複数のリンクをバンドルする技術とデフォルトルータの冗長化技術について学ぶ。それぞれの基本設定をシスコデバイス上にできるようになる。

8. DHCP：IP アドレスを自動配布する仕組み DHCP の動作原理とシスコルータへの実装方法を学ぶ。シスコルータを簡易DHCPサーバに設定できるようになる。

9. LANセキュリティ：LANセキュリティの概念とシスコスイッチのセキュア化の基礎を学ぶ。LANセキュリティで必要なことを説明できるようになる。またセキュアなシスコスイッチを設定できるようになる。

10. WLANの概念：WLANの概要を学ぶ。WLANの原理と使用されている周波数帯、CAPWAPの概念、安全化の手段を説明できるようになる。

11. WLANの設定：シスコのWLANコントローラの設定方法を通じ、WLANで設定すべき項目を学ぶ。WLANの設定項目をリストできるようになる。

12. ルーティングの概念とスタティックルーティング：IPルーティングの概念とシスコルータへのスタティックルートの基本設定を学ぶ。シスコルータにスタティックルートを設定できるようになる。

13. 総合演習： Skills Assessment に向け、ネットワークシミュレータ上で演習を行う。

14. Skills Assessment: 本講義に関するシミュレーション問題を解く。時間内に終わらなかった場合は、各自で再チャレンジする。

15. Final Exam: Final Exam を受験し、達成度を測定する。

1. Guidance, remarks on basic knowledge of networking: Explain the outline of this course. Make remark on the basic knowledge on networking required in the following classes. Students are reminded to be able to make basic configurations of CISCO routers and switches.

2. Preparation for LMS and installing softwares: Install necessary softwares on each PC. Connect the PC to NetSpace (LMS server of CISCO) through WiFi. Understand how to take Module Exams and to review the performance of the Exams.

3. IP address and addressing subnets: Review the knowledge on IP address and subnets preparing for following exercises. Students will be able to address VLSM subnets.

4. Concept of network switches, VLAN: Learn the basic features of network switches, the concept of VLANs, and VLAN configuration on CISCO switches. Students will be able to configure VLANs on CISCO access switches.

5. VLAN trunking and inter-VLAN routing: Learn the concept of VLAN trunking and inter-VLAN routing using router-on-a-stick configuration. Students will be able to configure inter-VLAN routing using CISCO routers and switches.

6. STP: Learn the concept of STP and its operation principle. Students will be able to explain the basic operation of STP and the difference between legacy STP and RSTP.

7. Etherchannel and FHRP: Learn technologies of link aggregation and of redundant default gateways. Students will be able to configure basic features of both technologies on CISCO devices.

8. DHCP: Learn the operatoin principle of DHCP, which automatically distribute IP addresses to client PCs, and its implementation on CISCO routers. Students will be able to configure a CISCO router as a simple DHCP server.

9. LAN security: Learn security issues of LAN and basic configuration skills of securing CISCO switches. Students will be able to explain the essence of LAN security and configure secure CISCO switches.

10. WLAN concepts: Learn basics of WLAN. Students will be able to explain principles of WLAN, its frequency bands, the concept of CAPWAP, and methods to secure WLAN.

11. Configure WLAN: Learn essential parameters of WLAN through configuration of CISCO WLAN controllers. Students will be able to list up essential parameters of LAN settings.

12. Routing concept and static routing: Learn the concept of IP routing, and basic configuration skills of static routing on CISCO routers. Students will be able to configure static routes on CISCO routers.

13. Total exercise: Perform a total exercise on the network simulator in preparation for Skills Assessment.

14, Skills Assessment: Solve the problem on the network simulator to configure network switches and routers. If unfinished in the class, students must resume the trial in their labs or in their homes.

15. Final Exam: Take the Final Exam on the NetSpace and make an assessment of understanding.

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シスコ Cisco Networking Academy

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講義時間は必要最小限の知識の講義と演習に充てる。細かい内容は自習によって身につけること。

In each class, students are provided with the minimal lecture and hands-on exercises. Students are required to study detailed subjects independently.