コンピュータネットワーク特論

Special Lecture on Computer Networks30

997C451

73ICCOE501

前田　讓治

Joji Maeda

2026年度前期

2026年度

①First 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

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

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.

指定される期日までに各自で NetAcad (シスコの LMS サーバ) に登録を済ませ、パケットトレーサ（ネットワークシミュレータ）をインストールすること。詳細はLETUSに掲載する。各自、管理者権限を有するノートPC (OS は Windows 10/11, MacOS X 10.8 以降, Ubuntu 20.04 以降のいずれか) を用意すること。NetAcad 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 advance, students are required to sign-up to NetAcad (LMS server of CISCO) by themselves, and install Packet Tracer (network simulator) on each PC. Details will be announced at LETUS. Bring their own Windows laptop (Windows10/11, MacOS X 10.8 and later, or Ubuntu 20.04 and later). Ensure the PC network available so that it can connect to NetAcad.

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

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・シスコ提供の教材は NetAcad にある。講義前に必ず目を通しておくこと。
・研究室や自宅などでチェックポイント試験と模擬試験を必ず自習すること。
・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 provided by CISCO are available at NetAcad. Take a look at them before class.
- Practice all Check Point Exams in your lab or at home.
- Expected time for preparation and review is four hours per class.

チェックポイント試験・模擬試験 40%（オンライン自習）、学期末に行う Skill 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] NetAcad 上で自らの成績を随時閲覧することができる。

Evaluated based on Check Point 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 NetAcad. 

・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

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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。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

NetAcad におけるシスコ提供の教材（オンライン）
講義で使ったスライド資料 (LETUS で提供)

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 on NetAcad.
Please find CISCO textbooks by yourself, if necessary.

Skill Assessment, Final Exam 以外の全ての授業を対面で実施する。

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。

2. LMSの準備、ネットワークデバイスの基本設定の復習：指定される期日までに NetAcad に自ら登録し、パソコンにネットワークシミュレータをインストールしておくこと。チェックポイント試験の受験方法と、試験結果の確認方法を理解し、使えるようになる。また、シスコスイッチとシスコルータの基本設定を復習する。基本設定を何も参照せずにできるようになる。


4. VLAN間ルーティング：router on a stick を使った VLAN 間ルーティングについて学ぶ。ルーティングとは何かを説明し、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。

5. 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。

6. Etherchannel と IPv4 アドレシング：複数のリンクをバンドルする技術を学び、シスコデバイス上に設定できるようになる。また以降の講義に備え、IP アドレスとサブネット化に関する知識を整理する。固定長サブネットの設計ができるようになる。

7. IPv4 アドレッシング と DHCP：可変長サブネットを復習し、設計ができるようになる。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。

8. IPv6 アドレッシング、SLAAC, DHCPv6とFHRP：IPv6 のアドレッシングを復習し、アドレスの自動配布技術 SLAAC と DHCPv6 について学ぶ。またデフォルトルータの冗長化技術について学ぶ。SLAAC と DHCPv6 の関係を説明し、シスコルータに実装できるようになる。また、IPv4 の HSRP を設定できるようになる。

9. LANセキュリティ、WLANの概念：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。またWLANの概要を学ぶ。WLANの基本的な用語を説明できるようになる。

10. WLANコントローラを用いたAPの設定：シスコのWLANコントローラの設定方法をシミュレータ上で学ぶ。CAPWAPの概念、WLANセキュリティの基本的な用語を説明できるようになる。

11.  ルーティングの概念：IPルーティングの概念とその技術を学ぶ。ダイナミックルーティングとスタティックルーティングの違いを説明できるようになる。また、シスコルータのルーティングテーブルを理解できるようになる。

12. スタティックルーティング：シスコルータへのスタティックルートの設定方法を学ぶ。シスコルータに IPv4 と IPv6 の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： Skill Assessment に向け、ネットワークシミュレータ上で演習を行う。

14. Skill 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。【オンライン授業（同期）】

15. Final Exam: Final Exam を受験し、達成度を測定する。【オンライン授業（同期）】

All lectures, except Skill Assessment and Final Exam, will be given in-person.  

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.

2. Preparation for LMS, basic settings of network devices:  In advance, students are required to sign-up to NetAcad by themselves, and install Packet Tracer on each PC. Understand how to take Check Point Exams and to review the performance of the Exams.  Students are reminded to be able to make basic settings of CISCO routers and switches. Students will be able to perform basic settings of CISCO devices.

3. VLAN and VLAN trunking: Learn the concept of VLANs, VLAN trunking, and their configuration on CISCO switches. Students will be able to configure VLANs and VLAN trunkings on CISCO access switches.

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

5. 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.

6. Etherchannel and IPv4 addressing: Learn technologies of link aggregation. Students will be able to configure basic features of etherchannel on CISCO devices. Review the knowledge on IPv4 address and subnets preparing for following exercises. Students will be able to perform FLSM addressing.

7. IPv4 addressing and DHCP: Review VLSM addressing. Students will be able to perform VLSM addressing. 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.

8. IPv6 addressing、SLAAC, DHCPv6 and FHRP: Review addressing of IPv6, and learn about SLAAC and DHCPv6, mechanisms of automatic address configuration. Learn about redundancy technologies of the default gateway. Students will be able to explain the difference between SLAAC and DHCPv6 and configure them on CISCO routers. Students will also be able to configure HSRP of IPv4.    

9. LAN security, WLAN concepts: 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. Learn basics of WLAN. Students will be able to explain basic technical terms on WLAN.

10. Configure multiple APs using WLAN controller: Learn configuration of CISCO WLAN controllers by using a simulator. Students will be able to explain the concept of CAPWAP and basic security-related terms of WLAN.  

11. Routing concept: Learn the concept of IP routing and its technologies. Students will be able to explain the difference between dynamic routing and static routing. Students will also be able to understand routing tables of CISCO routers.

12. Static routing: Learn basic configuration skills of static routing on CISCO routers. Students will be able to configure IPv4 and IPv6 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. (Online Class, Synchronized)

15. Final Exam: Take the Final Exam on the NetAcad and make an assessment of understanding. (Online Class, Synchronized)

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受講に必要な情報をLETUSに掲載する。頻繁にアップデートされるので講義前に必ず確認すること。
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。

Important information about the class will be given on LETUS. Check the page before each class to get updated information.
In each class, students are provided with the minimal lecture and hands-on exercises. Students are required to study detailed subjects independently.

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