< もどる

第6回 - 情報の圧縮とは何か? インターネットのしくみ詳細

2021年5月24日
  1. 前回までのあらすじ
  2. コンピュータ上の情報 (復習)
  3. データ圧縮とは
  4. インターネットのしくみ (復習)
  5. 本日のまとめ

雑談:

話題: 大学の勉強で役に立ったこと

連絡事項

授業アンケート提出方法

(ここは授業中に説明します)

第2Qの履修申告

0. 前回までのあらすじ

演習 6-1. (前回の復習)
  1. コンピュータの4大装置とは何か?
  2. コンピュータ上では、あらゆる情報は「?」と「?」のみで表される。
  3. 「1ビット」とは何か説明せよ。
  4. 「1バイト」とは何か説明せよ。
演習 6-2. Wikipediaのウソをさがせ! グループ発表

先週の小課題 3.で自分が発見した Wikipedia のウソをグループ発表する。

ブレイクアウトルーム (最大5名) に分かれて、 各自 Zoom の画面共有を使って発表せよ。

  1. ブレイクアウトルームに分かれたのち、あいうえお順で 氏名が最初にくる人 (TAがいるグループの場合は、TA) が そのグループの進行を担当する。 (といっても「次の人、お願いします」というだけ)
  2. 発表も氏名のあいうえお順で行う。発表時間は各自 1〜2分。
  3. 発表者はまず自分のマイクをオンにし (カメラの使用はしなくてもよい)、 Zoom の 画面の共有 ボタンを押して、自分のパソコン画面を共有する。
    (注意: 間違って変なウィンドウを見せないこと!)
  4. まずウソを発見した Wikipedia の当該ページを見せ、 それのどこが間違っていたのか (あるいは出典が欠けているか) を説明する。 つぎに自分が発見した正しい内容 (あるいは出典) を示す証拠ページを開き、説明する。
  5. 説明が終わったら、共有の停止 ボタンを押し、 次の人に順番をまわす。
  6. 全員の説明が終わったらブレイクアウトルームを抜ける。(合計10分)

1. コンピュータ上の情報 (復習)

1.1. 情報 (データ) とは何だったか?

1.2. データの「形式」とは?

ファイル拡張子の例

演習 6-3. ファイル拡張子を変えてみる
  1. パソコン上で、なんらかの画像ファイルを作成する。
  2. ファイル名を「.jpg」などから「.txt」に変換し、 それをメモ帳で開いてみる。
  3. ファイル名を「.txt」から「.jpg」に戻し、 ふたたび開いてみる。

ファイル拡張子を表示させる (Windows)

Windowsでは、ファイルの拡張子はふだんは表示されない設定になっている。 これを変更するには、以下のようにする:

  1. エクスプローラーから フォルダー オプションウィンドウを開く。
  2. 表示 タブをクリックし、登録されている拡張子は表示しない の チェックをはずす。

ファイル拡張子を表示させる (Mac)

Macでは、ファイルの拡張子はふだんは表示されない設定になっている。 これを変更するには、以下のようにする:

  1. Finderをクリックし、メニューから 環境設定... を選ぶ。
  2. 詳細 タブをクリックし、 すべてのファイル名拡張子を表示 にチェックを入れる。

1.3. 「メタデータ」とは?

ほぼすべてのデータには、 メタデータ がついているのが普通である。 パソコンで扱うメタデータには以下のようなものがある:

演習6-4. さまざまな形式のデータを入手する
  1. インターネットから、 テキスト形式のファイルと、 画像形式のファイルをそれぞれ 1つずつダウンロードせよ。
  2. ダウロードしたファイルの拡張子を確認せよ。
  3. 各ファイルのアイコンを右クリックし、
    • Windows の場合 … プロパティ... を実行せよ。
    • Mac の場合 … 情報を見る を実行せよ。
    ひとつのファイルには、内容の他にどのようなメタデータが付随しているかを見よ。

2. データ圧縮とは

2.1. データ圧縮技術の種類

2.2. 圧縮による情報量の削減

データ圧縮技術は、こんにちデータを送受信する際にはほぼ必須となっている。
圧縮なし圧縮あり
メール1通100KB20KB
写真1枚10MB1MB
動画1本10GB100MB

3. インターネットのしくみ (復習)

3.1. サーバとクライアント

ネットワークにつながっているコンピュータには2種類ある:

3.2. IPアドレスとは

3.3. 実際のパケット

3.4. URLとは?

3.5. Domain Name System (DNS) とは

演習 6-5. pingコマンドを使ったサーバ検査実験

パソコンには、インターネット上にある特定のサーバが 本当に応答しているか否かを検査するプログラム "ping" が附属している。 ここではそれを使って、実際にいくつかのサーバの応答を検査してみる。

  1. パソコンで「コマンド プロンプト」 (Mac の場合は、「ユーティリティ」フォルダ内にある「ターミナル」) アプリを起動せよ。
  2. 以下のコマンドを入力し、Enter を押せ:
    (コマンドが無反応になった場合は、Ctrl + C を押して止める。)
    1. ping 127.0.0.1
      (自分自身の PC の応答をチェックする)
    2. ping 198.41.0.4
      (世界にあるルートサーバの 1つをチェックする)
    3. ping a.root-servers.net
      (b. と同じサーバをチェックするが、IPアドレスではなく名前で指定する)
  3. アプリの実行方法がわからない場合は、ウェブサイト https://pingtool.org/ を使ってもよい。

3.6. World Wide Web (WWW) の動き

1. 2. 3. 4. 5. DNS サーバ WWW (ウェブ) サーバ PC 自分
  1. ブラウザに URL "https://www.titech.ac.jp/" が入力される。
  2. クライアント (PC) が DNS サーバを使って、この名前を IPアドレス (131.112.244.84) に変換する。
  3. クライアントが指定されたIPアドレスの WWW サーバにパケットを送る。(HTTPあるいはHTTPS)
  4. HTMLファイルがサーバからクライアントに送られる: 
    <!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
<title>東京工業大学</title>
<a href="/entrance_information/">入試情報</a>
<a href="/maps/index.html">アクセス</a>
...
  5. ブラウザがデータを画面上に表示する。
  6. ユーザがリンクをクリックすると、そのリンク先の URL を使って 2. に戻る。
演習 6-6. ウェブブラウザの動作

以下の質問について ○ か × かを答えよ。

  1. 文字だけのページよりも画像が沢山使われているページのほうが、通信量が多い。
  2. アドレスに ".jp" がついているサーバは、必ず日本国内にある。
  3. ブラウザがページを表示している間ずっと、通信が発生している。

3.7. ブラウザがうまく動かない場合

  1. URL の形式がおかしい。
    例: moo://w4i♥zqs♪x>よ-\o/-
  2. 名前から IPアドレスが変換できない。
    例: http://oosamanomimiharobanomimi.com/
  3. ケーブルが切れている・パケットが到達できない。
    例: http://10.10.10.10/
  4. サーバの電源が切れている。
    例: http://192.168.xxx.xxx/
  5. 「お探しのページは見つかりません」
    例: https://www.titech.ac.jp/moo/
  6. サーバのデータがうまく解釈できない。

ワンポイント

インターネット上の有名なサイトが止まっている場合は、 上のような ping コマンドを使って検査する以外にも、 以下のような「障害チェック」サイトを使って調べることもできる。

4. 本日のまとめ

小課題4. テキストファイルの提出 (5月31日締切)
クラス共通課題2. 「インターネットとウェブ」 (5月31日締切)

連絡事項ふたたび

Yusuke Shinyama