午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 IPアドレス と サブネットマスク です。

そもそもインターネットとは？

もしも、「インターネットをご存じですか？」と尋ねたら、ほとんどの人が「もちろん知っています！」と答えるでしょう。それでは、「インターネットの インター という言葉の意味をご存じですか？」と尋ねたら、多くの人が答えに悩んでしまうでしょう。

インターネットのインター（ inter ）は、「間の」という意味です。 インターネットは、ネットワークとネットワークの間をつないだものなのです。

ここで、「ネットワーク」という言葉の意味にも注目してください。

一般的には、ネットワークは、様々な形式や規模のネットワークの総称ですが、 IT 用語では、オフィス内や企業内のネットワークのように、ひとつの小さなネットワークを指します。この小さなネットワークの間をルータという中継装置でつなぐことで、ネットワークの規模が大きくなります。そして、様々なプロバイダが提供するルータ網に接続することで、いわゆるインターネットに接続されるのです。

「インターネットは、ネットワークとネットワークの間をつないだものである」ということがわかれば、今回のテーマである IP アドレスとサブネットマスクの仕組みもわかります。

IPアドレス
• インターネットにおけるホスト（パソコン、サーバ、ルータなど、何らかの通信機器）を識別する番号です
• ホストは、何らかのネットワークに所属しています
• そのため IPアドレスは、上位桁がネットワークアドレス（ネットワークを識別する番号）、下位桁がホストアドレス（ホストを識別する番号）という形式になっています
  • 「総務部に所属した山田さん」のように、「ネットワークアドレスに所属した、ホストアドレスさん」という形式
• この上位桁と下位桁の区切りを示すのが、 サブネットマスクです

IPアドレスとサブネットマスクに関する午前問題 ～ IPアドレスとは？ サブネットマスクとは？

IPアドレスとサブネットマスクの具体例として、午前問題を見てみましょう。以下に、問題を示します。

IPアドレスの規格には、 IPv4 と IPv6 がありますが、この記事で取り上げている問題では、 IPv4 をテーマにしています。

IPアドレスとサブネットマスクは、どちらも全体で 32 ビットの数値であり、それを 8 ビットずつドットで区切って、それぞれの部分を 10 進数で示します。

問題に示された、 255.255.255.240 というサブネットマスクを 2 進数で表すと、

11111111.11111111.11111111.11110000

です。このように、サブネットマスクは、上位桁に 1 を並べ、下位桁に 0 を並べたものとなっていて、それらによって、 IPアドレスの上位桁と下位桁の区切りを示します。

ここでは、上位桁に 1 が 28 ビット並び、下位桁に 0 が 4 ビット並んでいるので、 IPアドレスの上位 28 ビットがネットワークアドレスであり、下位 4 ビットがホストアドレスです。

10.170.70.19 という IPアドレスを 2 進数で表すと

00001010.10101010. 01000110.00010011

です。上位 28 ビットの

00001010.10101010. 01000110.0001

がネットワークアドレスですが、ネットワークアドレスだけを示すときは、ホストアドレスの部分を 0 で埋める約束になっています。

したがって、下位 4 ビットを 0 で埋めた

00001010.10101010. 01000110.00010000

がネットワークアドレスであり、 10 進数で示すと、 10.170.70.16 になります。選択肢イが正解です。

解答イ

IPアドレス と サブネットマスク に関する午後問題

今度は、 IPアドレスとサブネットマスクに関する午後問題を見てみましょう。

基本情報技術者試験の午後問題は、 IT に関する用語や概念を事例（架空の事例）に仕立てたものです。以下に問題（一部を抜粋したもの）を示しますので、ざっと目を通してください。すぐ後で、問題の内容を説明します。

問 3　平成 25 年度 秋期 午後（一部抜粋）

ネットワークの構築に関する次の記述を読んで，設問 1， 2 に答えよ。

　D 社の現在のネットワーク構成を図 1 に示す。 DMZ にはメールサーバ， DNS サー バ及び社外公開用 Web サーバを接続しており，ネットワーク A には社内システムを 稼働させる Web サーバを，ネットワーク B には社員が通常業務を行うための業務用 PC を接続している。

　ファイアウォールはインターネットから基幹ネットワークへ向けた通信と基幹ネッ トワークからインターネットに向けた通信を全て遮断している。したがって，業務用 PC から社内にある社外公開用 Web サーバや社内システム Web サーバへはアクセス できるが，社外の Web サーバへはアクセスできない。

注数字は各ルータ及び社内システム Web サーバ 1 のそれぞれのネットワークでの IP アドレスである。

設問 1

次の記述中のに入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。

　D 社の各ネットワークに接続された機器の IP アドレスからネットワーク A のサブネットマスクはaであることが分かる。ネットワーク A のネットワークアドレスとサブネットマスクを考慮すると，次に示す IP アドレスのうち，社内システム Web サーバ 2 に設定可能なものは，b個ある。

〔IPアドレス〕

10.0.0.2	10.0.0.3	10.0.0.4	10.0.1.1	10.0.1.2
10.0.1.3	10.0.2.1	10.0.2.2	10.0.2.3	10.0.2.4

info右にスクロールできます

a に関する解答群

ア　255.0.0.0　　
イ　255.255.0.0
ウ　255.255.255.0　　
エ　255.255.255.128

b に関する解答群

ア　1　　イ　2　　
ウ　3　　エ　4
オ　5　　カ　6　　
キ　7　　ク　8

D 社には、

• DMZ（ De-Militarized Zone = 非武装地帯）
• 基幹ネットワーク
• ネットワーク A
• ネットワーク B

というネットワークがあり、それぞれがルータおよびファイアウォールでつながれています。

サブネットマスクを求める

設問 1 の空欄 a は、「ネットワーク A のサブネットマスクを求めよ」という問題です。

ネットワーク A にあるルータの IPアドレスは

10.0.1.1

であり、
Web サーバ 1 の IPアドレスは

10.0.1.200

です。

同じネットワークにあるホストは、 IPアドレスのネットワークアドレスが同じなので、 10.0.1 までの部分、つまり上位 24 ビットまでがネットワークアドレスだと思われます。

この範囲を 2 進数で示すと

11111111.11111111.11111111

であり、
10 進数で示すと

255.255.255

です。

解答群を見ると、

255.255.255.0

という選択肢ウと、

255.255.255.128

という選択肢エがあるので、これらに正解を絞り込めます。

それでは、 255.255.255.0 と 255.255.255.128 のどちらが適切でしょうか？

255.255.255.0

11111111.11111111.11111111.00000000
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255.255.255.128

11111111.11111111.11111111.10000000
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したがって、サブネットマスクは、 255.255.255.0 が適切であり、選択肢ウが正解です。

IPアドレスを求める

設問 1 の空欄 b は、「ネットワーク A にある Web サーバ 2 に設定可能な IPアドレスを求めよ」という問題です。

ネットワーク A のサブネットマスクは、上位 24 ビットがネットワークアドレスなので、 IPアドレスの上位桁は、 10.0.1 でなければなりません。下位 8 ビットがホストアドレスなので、 00000000 ～ 11111111 の範囲（ 10 進数で 0 ～ 255 の範囲）を下位桁に設定できます。

ただし、すべてが 0 のホストアドレスと、すべてが 1 のホストアドレスは、設定できない約束になっています。

すべてが 0 のホストアドレス

ネットワークアドレスを示すために使われる

すべてが 1 のホストアドレス

ブロードキャスト（同じネットワーク内にあるすべてのホストを宛先にして通信すること）を意味する

そして、これは当然のことですが、すでに他のホストに設定されているホストアドレスは、設定できません。

以下は、問題に示された IPアドレスの中から、

• ネットワークアドレスが 10.0.1 でないものに赤色のアミカケ
• すでに他のホストに設定されているホストアドレスに紫色のアミカケ

を付けたものです（ここでは、すべてが 0 のホストアドレスと、すべてが 1 のホストアドレスはありません）。

アミカケを付けていない IP アドレスは、 2 つあり、これらのいずれかを Web サーバ 2 に設定できます。したがって、選択肢イが正解です。

解答設問 1　a – ウ, b – イ

いかがでしたか？

午前問題と午後問題のセットで、　IPアドレスとサブネットマスクを十分に理解できたでしょう。

この連載は、今回で最終回になります。

これまで連載をお読みいただき、ありがとうございました。どこかで、また、お会いしましょう！

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午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 ホワイトボックステストの「命令網羅」と「分岐網羅」 です。

ホワイトボックステストとは？ 命令網羅とは？ 分岐網羅とは？

システム全体は、いくつかの要素に分けて開発されます。個々の要素をテストするときには、内部構造に着目したホワイトボックステストを行い、システム全体をテストするときには、外部仕様に着目したブラックボックステストを行います。

• ホワイトボックステストは、内部が見えるテストという意味
• ブラックボックステストは、内部が見えないテストという意味

いずれの場合も、テストを行うときには、テストの目的に合ったテストデータを使うことが重要です。

この記事のテーマは、ホワイトボックステストです。

ホワイトボックステストでは、プログラムの設計図であるフローチャートを網羅するテストデータを使います。その際の考え方として、 命令網羅 と 分岐網羅 があります。

命令網羅

すべての命令を網羅するテストデータを使います。わかりやすく言うと、フローチャートの中にある図形（処理を表す四角形や、条件を表すひし形など）を網羅する

分岐網羅

すべての処理の流れを網羅するテストデータを使います。わかりやすく言うと、フローチャートの中にある線（処理の流れを表す線）を網羅する

シンプルなフローチャートを例にして、命令網羅と分岐網羅の違いを示しましょう。以下のフローチャートでは、 a > 0 という条件が Yes なら a の値を表示します。

命令網羅では、a > 0 という条件が Yes になるテストデータだけを使います。 たとえば、 a に 1 を設定します。それによって、フローチャートの中にあるひし形と四角形の図形を網羅できるからです。

分岐網羅では、a > 0 という条件が Yes になるテストデータと、 No になるテストデータを使います。 たとえば、 a に 1 および -1 を設定します。それによって、フローチャートの中にある処理の流れの線を網羅できるからです。

多くの場合に、命令網羅より分岐網羅の方が、より詳細なテストになるので、より多くのテストデータを使います。

命令網羅に関する午前問題

それでは、命令網羅と分岐網羅に関する午前問題を見てみましょう。以下は、命令網羅に関する午前問題です。

問 49　平成 28 年度 春期 午前

流れ図で表される部分を命令網羅によってテストするとき，テストケースは少なくとも幾つ用意する必要があるか。

ア　2　　イ　3　　ウ　4　　エ　5

ここでは、命令網羅なので、フローチャートの中にある図形を網羅します。

問題に示されたフローチャートには、 a = 0 という条件（ひし形）と、 b = 0 という条件（ひし形）があり、それぞれに応じた処理（四角形）があります。テストデータとして、たとえば、 a に 0 、 b に 0 を設定すれば、以下の図形を網羅できます。ここで、網羅できてないのは、処理（四角形）が 2 つです。

もうひとつ別のテストデータとして、たとえば、 a に 1 、 b に 1 を設定すれば、以下の図形を網羅できます。

これで、すべての図形を網羅できたので、テストケース（テストデータの種類）は、 2 であり、選択肢アが正解です。

解答ア

分岐網羅に関する午前問題

以下は、　分岐網羅に関する午前問題です。

問 49　平成 29 年度 春期 午前

流れ図において，判定条件網羅（分岐網羅）を満たす最小のテストケース数は幾つか。

ア　1　　イ　2　　ウ　3　　エ　4

ここでは、分岐網羅なので、フローチャートの中にある線を網羅します。

問題に示されたフローチャートには、

があります。

テストデータとして、たとえば、 X に 2 、 A に 2 、 B に 0 を設定すれば、以下のようにすべての図形を網羅でき、命令網羅になります。ただし、この問題は、分岐網羅のテストケース数を求めるものなので、まだ網羅できていない 2 か所の線を網羅しなければなりません。

もうひとつ別のテストデータとして、たとえば、 X に 0 、 A に 1 、 B に 1 を設定すれば、以下の線を網羅できます。これで、すべての線を網羅できたので、テストケース数は、 2 であり、選択肢イが正解です。

解答イ

命令網羅と分岐網羅に関する午後問題

今度は、命令網羅と分岐網羅に関する午後問題を見てみましょう。以下に問題（問題の一部を抜粋したもの）を示します。すぐ後で、内容を説明しますので、ざっと目を通しておいてください。

例
( a > b ) and ( a < c )
 単独条件      単独条件
        複数条件

○プログラム (整数型 : x, 整数型 : a, 整数型 : b, 整数型 : c, 整数型 : d)
■ x > 10
| • func1()
| ▲ (a < 10) or (b < 20)
| | • func2()
| +---
| | • func3()
| ▼
| ▲ (c > 10) and (d > 10)
| | • func4()
| | • exit     /* 繰り返しを抜ける */
| +---
| | • func5()
| ▼
| • func6()
■

問題の内容を説明しましょう。

説明文の中にある「カバレッジ」とは、「カバー（ cover ）する」つまり「網羅する」ということです。カバレッジの基準として、命令網羅と分岐網羅（判定条件網羅）があることを示してから、ここでは分岐網羅を採用するとしています。さらに、分岐の条件が「条件 A and 条件 B 」や「条件 C or 条件 D 」のように、複数の条件を and や or で組合せたものである場合には、「短絡評価」を行うとしています。

この問題のテーマは、「命令網羅や分岐網羅の違いがわかるか」ではなく、「短絡評価の意味がわかるか」です。さすが午後問題だけあって、午前問題より深い内容になっています。

短絡評価とは、

複数の条件を左から右に向かって順番に評価し、途中で結果が確定した場合には、残りの条件を評価しない

ということです。これを英語でショートカット（ shortcut = 近道）と呼ぶのですが、「近道評価」では威厳がないので、「短絡評価」と訳したのでしょう。「評価」とは、条件が真か偽かをチェックすることです。

短絡評価では、たとえば、

「条件 A and 条件 B 」

条件 A が偽なら、その時点で「条件 A and 条件 B 」が偽であることが確定するので、条件 B をチェックしません

「条件 C or 条件 D 」

条件 C が真なら、その時点で「条件 C or 条件 D 」が真であることが確定するので、条件 D をチェックしません

残りの条件をチェックしないので、結果を得るために近道ができたことになるのです。

それでは、設問 1 の空欄 a と空欄 b に答えを入れてみましょう（設問 2 と設問 3 は省略します）。

まず、空欄 a です。

テストケース (1) の

x = 11, a = 9, b = 19, c = 10, d = 10

というテストデータを使うと、以下の網掛けした条件で結果が確定するので、 b < 20 と d > 10 が評価されません。これが、短絡評価です。したがって、選択肢ウが正解です。

○プログラム (整数型 : x, 整数型 : a, 整数型 : b, 整数型 : c, 整数型 : d)
■ x > 10
| • func1() 真
| ▲ (a < 10) or (b < 20)
| | • func2()
| +---
| | • func3()
| ▼         偽
| ▲ (c > 10) and (d > 10)
| | • func4()
| | • exit     /* 繰り返しを抜ける */
| +---
| | • func5()
| ▼
| • func6()
■

次に、空欄bです。

テストケース (2) の

x = 11, a = 10, b = 20, c = 11, d = 11

というテストデータを使うと、以下の網掛けした条件で結果が確定します。このように、短絡評価であっても、すべての条件が評価される場合があります。したがって、選択肢キが正解です。

○プログラム (整数型 : x, 整数型 : a, 整数型 : b, 整数型 : c, 整数型 : d)
■ x > 10
| • func1() 偽         偽
| ▲ (a < 10) or (b < 20)
| | • func2()
| +---
| | • func3()
| ▼         真         真
| ▲ (c > 10) and (d > 10)
| | • func4()
| | • exit     /* 繰り返しを抜ける */
| +---
| | • func5()
| ▼
| • func6()
■

解答設問 1　a – ウ, b – キ

いかがでしたか？

午前問題と午後問題のセットで、命令網羅と分岐網羅を深く理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

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午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 トランザクションにおける共有ロックと専有ロック です。

トランザクションと共有ロック・専有ロックとは？

データベースに対するひとまとまりの処理を トラザクション と呼びます。

多くの場合に、データベースは、複数のユーザーから利用されるサーバーになっているので、複数のトランザクションを同時に実行することがあります。もしも、同じデータを処理する複数のトランザクションを同時に実行するとどうなるでしょう。

あるトランザクションの処理が完了していない中途半端な状態のデータを、他のトランザクションが処理することになるので、データの内容に矛盾が生じてしまうかもしれません。そこで、データベースには、他のトランザクションに実行を待たせる機能が用意されていて、これを「ロック（ lock = 錠前）」と呼びます。

ロックには、 共有ロック と 専有ロック という種類があります。

• データを閲覧する（データの内容を変化させない）トランザクションは、共有ロックをかけてからデータを処理します。
• データを更新する（データの内容を変化させる）トランザクションは、専有ロックをかけてからデータを処理します。

あるトランザクションによって共有ロックがかけられたデータには、他のトランザクションが共有ロックをかけることができますが、専有ロックをかけることはできません。

これは、「誰かが見ているデータは、他の人が見ても構わないが、他の人が書き換えてはダメである」ということです。複数のトランザクションにデータが共有されるので、共有ロックと呼ぶのです。

あるトランザクションによって専有ロックがかけられたデータは、他のトランザクションが共有ロックをかけることも専有ロックをかけることもできません。

これは、「誰かが書き換え中のデータは、他の人が見ても書き換えてもダメである」ということです。ひとつのトランザクションにデータが専有されるので、専有ロックと呼ぶのです。

共有ロックと専有ロックに関する午前問題

それでは、共有ロックと専有ロックに関する午前問題を解いてみましょう。以下に、問題を示します。

問題文の中にある「ロックの両立性」とは、「同時に両方のロックをかけられるかどうか」ということです。
「ロックを獲得する」とは、「トラザクションが要求したロックが、データベースによって受け付けられる」ということです。
「資源」とは、「処理の対象となるデータ」のことです。

トランザクション T₁ が共有ロックをかけている場合には、トランザクション T₂ は、共有ロックをかけられますが、専有ロックをかけられません。
トランザクション T₁ が専有ロックをかけている場合は、トランザクション T₂ は、共有ロックも専有ロックもかけられません。

したがって、選択肢イが適切です。

解答イ

共有ロックと専有ロックに関する午後問題（ロックの必要性）

今度は、共有ロックと専有ロックに関する午後問題です。以下に問題を示します。

この問題を通して、ロックの必要性や注意点を理解できます。設問ごとに区切って説明しましょう。なお、この問題では、「専有ロック」を「占有ロック」と表現しているので、これ以降では、「専有ロック」を「占有ロック」と呼びます。

設問 1 は、「ロックが必要な理由を知っておきましょう」という問題です。

白絵の具の在庫数という同じデータを、トランザクション T1 とトランザクション T2 が同時に処理するとどうなるでしょう。

もしも、トランザクション T1 の 3. の処理が行われる前に、トランザクション T2 の 1. の処理が行われたら、

1. トランザクション T1 の 2. の処理（在庫数を – 5 する処理）が失われる
2. トランザクション T2 の 2. の処理（在庫数を + 10 する処理）だけが反映
3. 在庫数は、もとの 50 を ＋ 10 した 60

となります。

逆に、もしも、トランザクション T2 の 3. の処理が行われる前に、トランザクション T1 の 1. の処理が行われたら、

1. トランザクション T2 の 2. の処理（在庫数を + 10 する処理）が失われる
2. トランザクション T1 の 2. の処理（在庫数を – 5 する処理）だけが反映
3. 在庫数は、もとの 50 を – 5 した 45

となります。

このような矛盾を生じさせないために、ロックが必要なのです。 45 または 60 になることがあるのですから、正解は選択肢イとエ（順不同）です。

共有ロックと専有ロックに関する午後問題（ロックで生じる待ち状態）

設問 2

　入荷トランザクション及び出荷トランザクションを処理する場合は対象データを占有ロックし，照会トランザクションを処理する場合は共有ロックする。

　なお，このデータベースを管理する DBMS では，あるトランザクションが共有ロックしているデータを，ほかのトランザクションからロックする場合，共有ロックの要求は成功するが，占有ロックの要求は共有ロックが解除されるまで待ち状態となる。

　表 2 に示すトランザクション T3 〜 T6 を，図 2 に示すとおりに実行し，ロックを要求した場合，それぞれのトランザクションの状態について正しい説明を，解答群の中から選べ。

表2 トランザクション T3 ~ T6 の処理内容

トランザクション	処理内容
照会トランザクション T3	白絵の具の在庫数照会
入荷トランザクション T4	白絵の具 10 本の入荷
出荷トランザクション T5	白絵の具 5 本の出荷
照会トランザクション T6	白絵の具の在庫数照会

解答群

ア

T4， T5， T6 とも待ち状態となる。

イ

T5， T6 とも待ち状態とならない。

ウ

T4， T5 は待ち状態となるが， T6 は待ち状態とならない。

エ

T4 は待ち状態となるが， T5， T6 は待ち状態とならない。

オ

T6 は待ち状態となるが， T4， T5 は待ち状態とならない。

設問 2 は、「ロックをかけると、他のトランザクションが待ち状態になる場合があることを知っておきましょう」という問題です。

待ち状態になるかどうかは、共有ロックと占有ロックのどちらをかけたかで異なります。

• あるトランザクションが共有ロックをかけた場合には、他のトランザクションは共有ロックをかけるなら待たされませんが、占有ロックをかけるなら待たされます
• あるトランザクションが占有ロックをかけた場合には、他のトランザクションは共有ロックでも占有ロックでも待たされます

トランザクション T3, T4, T5, T6 は、どれも白絵の具の在庫数という同じデータを処理します。

T3 と T6 は照会（見るだけ）なので共有ロックをかけます。
T4 と T5 は入荷と出荷（どちらも更新）なので占有ロックをかけます。

したがって、待ち状態になるかどうかは、以下のようになります。

T3 が共有ロックをかけた後なので、占有ロックの T4 と T5 は待ち状態になりますが、共有ロックの T6 は待ち状態になりません。したがって、選択肢ウが正解です。

共有ロックと専有ロックに関する午後問題（ロックの注意点その 1 ～ 未解放）

設問 3 は、「ロックをかけると他のトランザクションが待たされる場合があるのだから、データの処理が完了したら、すぐにロックを解除しましょう」という問題です。

赤絵の具の在庫データは、 3. で読み込んでいるので、その直前の β の位置でロックをかけるべきです。したがって、空欄 c の正解は、選択肢イです。

白絵の具の在庫データの処理は、 5. で完了しているので、その直後の δ の位置でロックを解除するべきです。したがって、空欄 d の正解は、選択肢エです。

共有ロックと専有ロックに関する午後問題（ロックの注意点その 2 ～ デッドロック）

設問 4 は、「ロックをかける順序によっては、デッドロックになってしまう場合があるので、注意しましょう」という問題です。デッドロックとは、複数のトランザクションが、すべて待ち状態になり、処理が先に進めなくなってしまうことです。

ロックと待ち状態に注目して、選択肢を見てみましょう。以下は、選択肢アの T8 と T9 を同時に実行した例です。 T8 と T9 の両方が待ち状態になることはないので、デッドロックは発生しません。

1. T8 が白絵の具をロックする
2. T9 が赤絵の具をロックする
3. T8 が赤絵の具をロックしようとするが、 2. でロックされているので、待ち状態になる
4. T9 が青絵の具をロックする
5. T9 が赤絵の具のロックを解除する
6. T8 が赤絵の具をロックする

以下は、選択肢イの T8, T9, T10 を同時に実行した例です。T8、T9、T10 が、すべて待ち状態になり、処理が先に進めなくなっています。これが、デッドロックです。したがって、選択肢イが正解です。説明が長くなるので、選択肢ウとエの例は示しませんが、どちらもデッドロックは発生しません。

1. T8 が白絵の具をロックする
2. T9 が赤絵の具をロックする
3. T10 が青絵の具をロックする
4. T8 が赤絵の具をロックしようとするが、 2. でロックされているので、待ち状態になる
5. T9 が青絵の具をロックしようとするが、 3. でロックされているので、待ち状態になる
6. T10 が白絵の具をロックしようとするが、 1. でロックされているので、待ち状態になる

解答設問 1　a – イ, b – エ（順不同）　設問 2　ウ　設問 3　c – イ, d – エ　設問 4　イ

いかがでしたか？

午前問題で共有ロックと専有ロックという言葉の意味がわかり、午後問題でロックの必要性や注意点などを理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

The post 基本情報でわかる トランザクション first appeared on 基本情報技術者試験 受験ナビ｜科目A・科目B対策から過去問解説まで 250本以上の記事を掲載.

午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 コンパイラの最適化 です。

コンパイラの最適化とは？

プログラムを実行する方式には、大きく分けて インタプリタ と コンパイラ があります。

インタプリタは、プログラムの内容を 1 行ずつマシン語（コンピュータが直接理解できる命令）に逐次変換しながら逐次実行します。

コンパイラは、プログラムのすべての内容をマシン語に一括変換してから一括実行します。

インタプリタとコンパイラには、それぞれ長所と短所がありますが、今回のテーマである「最適化（ optimization ）」は、コンパイラの長所です。

最適化とは、プログラムをマシン語に一括変換するときに、プログラムの中にある無駄を排除することです。これによって、プログラムの実行速度を向上させたり、プログラムのサイズを小さくしたりできます。

たとえば、図 1 に示した 3 行のプログラムがあるとしましょう。ここでは、基本情報技術者試験の擬似言語でプログラムを記述しています。Printは、引数の値を画面に表示する関数だとします。

・A ← 123
・A ← 123
・Print(A)

このプログラムでは、

・A ← 123

という同じ処理（変数 A に 123 という適当な値を代入する処理）が、わざとですが、 2 回記述されています。同じ処理を 2 回記述することは無駄なことなので、コンパイラは、プログラムの内容を図 2 であると解釈して、マシン語に変換します。 ・A ← 123という処理を 1 回だけにしていることが最適化です。

・A ← 123
・Print(A)

さらに、コンパイラは、「このプログラムは、画面に 123 を表示できればよいのだから、変数 A を使うことは無駄である」と解釈して、図 3 に示したように最適化します。画面に 123 を表示する・Print(123)という処理だけになりました。

・Print(123)

コンパイラに最適化ができるのは、プログラムのすべての内容を見てからマシン語に変換するからです。すべてを見れば、無駄があることがわかります。

それに対して、インタプリタには、最適化ができません。なぜなら、プログラムの内容を 1 行ずつ見ているので、無駄があることがわからないからです。

たとえば、先ほど図 1 に示した 3 行のプログラムをインタプリタで実行すると、図 4 の (1), (2), (3) の順に、逐次変換されて、逐次実行されます。

・A ← 123     ・・・(1) この 1 行をマシン語に変換して実行する
・A ← 123     ・・・(2) この 1 行をマシン語に変換して実行する
・Print(A)    ・・・(3) この 1 行をマシン語に変換して実行する

コンパイラの最適化 に関する午前問題

コンパイラの最適化の意味がわかったところで、午前問題を解いてみましょう。以下に問題を示します。

選択肢の中にある「オブジェクトコード」とは、マシン語のことです。「ソースコード」とは、マシン語に変換される前のプログラムのことです。

ソースコードを解析して、実行時の処理効率を高めたオブジェクトコートを生成する

と説明している選択肢ウが正解です。

その他の選択肢が何の説明であるかは、気にしないでください。他のツールの説明の場合もありますが、まったくデタラメの場合もあるからです。

解答ウ

コンパイラの最適化に関する午後問題（最適化の具体例）

以下は、コンパイラの最適化に関する午後問題を一部抜粋したものです。

他の記事でも書きましたが「基本情報技術者試験は、実によくできているなあ！」と思います。この問題の前半部では、コンパイラの最適化の様々な具体例を示しています。そして、後半部では、コンパイラの最適化の弊害を示しています。

つまり、コンパイラの最適化は、確かに便利ではあっても、いいことづくめではない、ということを示しているのです。この問題によって、コンパイラの最適化を深く理解できます。

■ i : 0, i ≦ 1, 1
| • x[i] ← y[i] + m + n
| • v[i] ← w[1] + m + n
■

■ i : 0, i ≦ 1, 1
| ･ t ← m + n
| ･ x[i] ← y[i] + t
| ･ v[i] ← w[i] + t
■

･ t ← m + n
■ i : 0, i ≦ 1, 1
| ･ x[1] ← y[1] + t
| ･ v[1] ← w[1] + t
■

･ t ← m + n
･ x[0] ← y[0] + t
･ v[0] ← w[0] + t
･ x[1] - y[1] + t
･ v[1] - w[1] + t
･ i ← 2

前半部の設問 1 を解いてみましょう。

表 1 に最適化の方法の具体例が示されていて、表 2 の (2) と (3) で適用されている方法が、どの方法に該当するかを答える問題です。せっかくなので、表 2 の (1) から説明しましょう。最適化は、(1) → (2) → (3) の順に進んで行くからです。

以下に、最適化する前のプログラムと、 (1) で最適化した後のプログラムを示します。

■ i : 0, i ≦ 1, 1
| • x[i] ← y[i] + m + n
| • v[i] ← w[1] + m + n
■

■ i : 0, i ≦ 1, 1
| ･ t ← m + n
| ･ x[i] ← y[i] + t
| ･ v[i] ← w[i] + t
■

繰り返し処理の中で、同じm + nという加算が 2 回行われています。これは、無駄なことです。

そこで、・t ← m + nという処理を追加して加算結果を変数 t に代入し、これまでのm + nの部分をtに置き換えています。これによって、加算は 1 回だけになります。

これは、表 1 の中で

同じ式が複数の個所に存在し、それらの式で使用している変数の値が変更されず、式の値が変化しないとき、その式の値を作業用変数に格納する文を追加し、複数の同じ式をその作業用変数で置き換える

に該当するので、「共通部分式の削除」です。ここでは、 t が作業用変数です。

以下に、 (1) で最適化した後のプログラムと、 (2) で最適化した後のプログラムを示します。

■ i : 0, i ≦ 1, 1
| ･ t ← m + n
| ･ x[i] ← y[i] + t
| ･ v[i] ← w[i] + t
■

･ t ← m + n
■ i : 0, i ≦ 1, 1
| ･ x[1] ← y[1] + t
| ･ v[1] ← w[1] + t
■

・t ← m + nにおいて、 m + n の演算結果と、変数 t に代入される値は、繰り返し処理の中で、常に同じです。同じ演算と代入を繰り返すのは、無駄なことです。

そこで、・t ← m + nを繰り返しの外に出しています。

これは、表 1 の中で

ループ中で値の変化しない式があるとき、その式をループの外に移動する

に該当するので、「ループ内不変式の移動」です。したがって、空欄 a の正解は、選択肢カです。ループ（ loop ）とは、「繰り返し」という意味です。

以下に、 (2) で最適化した後のプログラムと、 (3) で最適化した後のプログラムを示します。

･ t ← m + n
■ i : 0, i ≦ 1, 1
| ･ x[1] ← y[1] + t
| ･ v[1] ← w[1] + t
■

･ t ← m + n
･ x[0] ← y[0] + t
･ v[0] ← w[0] + t
･ x[1] - y[1] + t
･ v[1] - w[1] + t
･ i ← 2

■ i：0, i ≦ 1, 1という構文を使った繰り返し処理は、 2 回の繰り返しを行います。たった 2 回の繰り返しのために、変数 i を 0 に初期化し、i ≦ 1というチェックと変数 i に 1 を加算する処理を毎回行うのは、無駄なことです。

そこで、■ i：0, i ≦ 1, 1という構文を使った繰り返しをやめて、 2 回の処理を、そのまま記述しています。プログラムが長くなりましたが、変数 i に関する処理がなくなったので、実行速度は速くなります。

これは、表 1 の中で

ループ中の繰り返しの処理を展開する

に該当するので、「ループのアンローリング」です。したがって、空欄 b の正解は、選択肢キです。

コンパイラの最適化に関する午後問題（最適化の弊害）

設問 2 は省略して、後半部の設問 3 を解いてみましょう。

この設問の内容は、「最適化をしたら、浮動小数点数の演算の結果に誤差が生じてしまった」ということです。

最適化をしないときの　x[0] = 4000004.0 と x[1] = 2000004.0 は、正しい値です。

それに対して、最適化をしたときの x[0] = 4000000.0 と x[1] = 2000000.0 では、 4.0 の部分が失われて、誤差が生じています。

これは、浮動小数点数において、大きな値と小さな値を加算または減算すると、大きな値の指数に合わせて演算されるので、小さな値が 0 になってしまう（情報が消えてしまう）、という誤差であり、情報落ちと呼ばれます。

したがって、空欄 e の正解は、選択肢ウです。

ここでは、 y[0] = 307000000.0, y[1] = 305000000.0, m = -303000000.0, n = 4.0 なので、 y[0], y[1], m が大きな値であり、 n が小さな値です。

問題文に

同一優先順位の算術演算子は、左から順に演算する

とあるので、最適化をしたことによって、演算の順序が変わってしまい、大きな値と小さな値の加算または減算が生じたのです。

以下は、最適化する前のプログラム（最適化をしないときのプログラム）です。

■ i : 0, i ≦ 1, 1
| • x[i] ← y[i] + m + n
| • v[i] ← w[1] + m + n
■

・x[i] ← y[i] + m + nという演算では、まず、 y[i] と m という大きな値どうしの加算が行われ、その結果として小さな値が得られます。

次に、その小さな値と n という小さな値どうしの加算が行われます。これなら、情報落ちは生じません。これは、・v[i] ← w[i] + m + nの部分でも同様です。

以下は、 (1) で最適化した後のプログラムです。

■ i : 0, i ≦ 1, 1
| ･ t ← m + n
| ･ x[i] ← y[i] + t
| ･ v[i] ← w[i] + t
■

問題の前半部で説明した「共通部分式の削除」という方法で、・t ← m + nという処理を行っています。

これは、 m という大きな値と、 n という小さな値の加算なので、情報落ちが生じる場合があります。

したがって、空欄 d の正解は、選択肢イです。

解答設問 1　a – カ, b – キ　設問 3　d – イ, e – ウ

いかがでしたか？

午前問題と午後問題のセットで、コンパイラの最適化を、しっかりと理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

The post 基本情報でわかる コンパイラ 最適化 first appeared on 基本情報技術者試験 受験ナビ｜科目A・科目B対策から過去問解説まで 250本以上の記事を掲載.

午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 CRC （巡回冗長検査） です。

CRC に関する午前問題 ～ CRC とは

いきなりですが、以下をご覧ください。これは、データの誤り検査方式に関する問題です。選択肢に並んでいる用語は、どれも誤り検査方式の名称です。

今回のテーマは、「 CRC （ Cyclic Redundancy Check 、巡回冗長検査）」ですから、当然、この問題の正解は、選択肢アの「 CRC 方式」です。

それでは、どのようにして CRC を覚えればよいでしょうか。

問題文にあるように、 CRC の仕組みは、

「送信側では、ビット列をある生成多項式で割った余りを、そのビット列に付加する」

「受信側では、受信したビット列が同じ生成多項式で割り切れるか否かで誤りの発生を判断する」

というものです。 しかし、まったくイメージがつかめないでしょう。何か、わかりやすい具体例がほしいところです。

解答ア

CRC に関する午後問題

「基本情報技術者試験は、実によくできているなあ！」と思います。先ほどの午前問題と同じ平成 22 年度 秋期の午後問題に、 CRC の具体例を示した問題があるからです。

以下に問題の一部（ CRC の具体例に関する部分）を抜粋したもの示します。

設問 2

午前問題の「送信側では、ビット列をある生成多項式で割った余りを、そのビット列に付加する」の具体例

設問 3

午前問題の「受信側では、受信したビット列が同じ生成多項式で割り切れるか否かで誤りの発生を判断する」の具体例

後で内容を詳しく説明しますので、ざっと目を通してください。設問 1 は、省略しています。

設問 2 は、 CRC の検査符号を求める手順と具体例が示され、同じ手順を使って、マスクが 101 のときの 00100110 に対する検査符号を求めよ、という内容です。

「ビット列を生成多項式で割った余り」が検査符号になるのですが、これは「生成多項式で割る」というよりは「生成多項式で得られた値で割る」と考えた方がわかりやすいでしょう。生成多項式とは、値を得るためのルールのことです。

ここでは、手順の (1) に示された「左端及び右端のビットが 1 である ( + 1) ビットのビットパターン」が生成多項式で得られた値です。そして、割り算の余りとは、通常の割り算ではなく、手順の (3) に示された 1 の位置を合わせて XOR 演算を繰り返し、その結果として得られた右端の n ビットのことなのです。

「え～っ、よくわかんな～い？」だと思いますので、設問 2 を解いて

「送信側では、ビット列をある生成多項式で割った余りを、そのビット列に付加する」

を体験してみましょう。

ここでは、マスク 101 （この問題では、生成多項式で得られた値をマスクと呼んでいます。）とビット列 00100110 で検査符号を求めます。 ( n + 1 )ビットのマスクが 101 という 3 ビットなのですから、検査符号は、 n = 2 ビットです。

1. まず、ビット列 00100110 の右端に n = 2 ビットの 0 を付加して、ビット列を 0010011000 にします。
2. 次に、ビット列 0010011000 の左端の 1 の位置にマスクの 101 の左端の 1 を合わせて XOR 演算を行います。

       0010011000
   XOR   101
   ---------------
       0000111000
   

3. これ以降は、同じ手順を、ビット列の右端の n = 2 ビット以外がすべて0になるまで繰り返します。

       0000111000
   XOR     101
   ---------------
       0000010000
   
       0000010000
   XOR      101
   ---------------
       0000000100
   
       0000000100
   XOR        101
   ---------------
       0000000001 ・・・ビット列の右端の n = 2 ビット以外がすべて 0 になりました。
   

4. 0000000001というビット列の右端の n = 2 ビットの 01 が検査符号です。

以上のことから、選択肢イが正解です。

ビット列の左端の 1 の位置にマスクの左端の 1 を合わせて XOR 演算を行うと、 1 XOR 1 は 0 なので、その位置を 0 にできます。これをビット列の右端の n = 2 ビット以外がすべて 0 になるまで繰り返して、右端の n = 2 ビットに得られた値が「ビット列を生成多項式で割った余り」なのです。

今度は、設問 3 を解いて、

「受信側では、受信したビット列が同じ生成多項式で割り切れるか否かで誤りの発生を判断する」

の意味を確認してみましょう。

ここでも、設問 2 と同様に、「左端及び右端のビットが 1 である ( + 1) ビットのビットパターン」が生成多項式で得られた値であり、割り算の余りとは、 1 の位置を合わせて XOR 演算を繰り返し、その結果として得られた右端の n ビットのことです。

「割り切れる」とは、「割り算の余りがゼロになる」ことなので、検査符号を生成したときと同じ XOR 演算を繰り返して、右端の n ビットがゼロになったら誤りがないと判断できます。

したがって、空欄 a の正解は、選択肢アです。

空欄 b は、右端の n ビットがゼロになったら誤りがないと判断できる理由を示しています。

式looks_twoは、 XOR 演算を繰り返して、 n ビットの検査符号 C が得られるという意味です。ここでは、検査符号を作成しています。

式looks_one (D × 2ⁿ)control_pointd₁control_pointd₂control_point…control_pointd_m = C

式looks_two は、検査符号付きのビット列に同じ XOR 演算を繰り返して得られた右端の n ビットを T としています。ここでは、検査符号を使った誤りの検出を行っています。

式looks_two (D × 2ⁿ)control_pointCcontrol_pointd₁control_pointd₂control_point…control_pointd_m = T

式looks_3 は、式looks_twoを変形したものです。

式looks_3 (D × 2ⁿ)control_pointd₁control_pointd₂control_point…control_pointd_mcontrol_pointC = T

式looks_3 において赤枠で囲んだ部分は、式looks_two の左辺と同じなので、この部分を C と置き換えることができます。

したがて、空欄 b の正解は、選択肢エです。

Ccontrol_pointC

問題では、この後の説明が省略されていますが、同じ C と C という値で XOR 演算を行うと結果はゼロになります。

したがって、 0 = T になったら、つまり、検査符号を生成したときと同じ XOR 演算を繰り返して、右端の n ビット（ここでは T ）がゼロになったら、誤りがないと判断できるのです。

空欄 c は、マスク 101 で検査符号を付加したビット列 1001001101 に誤りがあるかどうかチェックしてみよう、という内容です。

以下のように、検査符号を生成したときと同じ XOR 演算を繰り返して右端の n = 2 ビットを求めると 01 になるので（ゼロではないので）、誤りが含まれていると判断できます。したがって、空欄 c の正解は、選択肢アです。

    1001001101
XOR 101
---------------
    0011001101

    0011001101
XOR   101
---------------
    0001101101

    0001101101
XOR    101
---------------
    0000111101

    0000111101
XOR     101
---------------
    0000010101

    0000010101
XOR      101
---------------
    0000000001 ・・・ビット列の右端の n = 2 ビット以外がすべて 0 になりました。

解答設問 2　イ　設問 3　a – ア, b – エ, c – ア

いかがでしたか？

具体例を見て実際に体験したことで、 CRC の仕組みをしっかりと理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

The post 基本情報でわかる CRC 「具体例を見て体験すれば仕組みがわかる」 first appeared on 基本情報技術者試験 受験ナビ｜科目A・科目B対策から過去問解説まで 250本以上の記事を掲載.

午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 浮動小数点数 です。

浮動小数点数 / 浮動小数点 とは

たとえば、 10 進数の -3.5 を 2 進数で表すと、どうなるでしょう。 -11.1₍₂₎ です（ ₍₂₎ は 2 進数であることを示します）。

ただし、コンピュータの内部で、 -11.1₍₂₎ という表現を、そのまま使うことはできません。なぜなら、コンピュータの内部では、電圧の高低を 1 と 0 に置き換えた 2 進数が使われているからです。 1 と 0 しかないので、マイナス符号（ – ）や、小数点を示すドット（ . ）を表現できません。

今回のテーマである 浮動小数点数は、 1 と 0 だけでマイナス符号や小数点がある数を表現する方法です。いったい、どのような仕組みになっているのでしょうか？

1 つの数を 符号部 指数部 仮数部 という 3 つの情報に分けて示すのです。これらは、どれも 1 と 0 だけの情報です。

符号部は、プラスなら 0 で、マイナスなら 1 で表します。 -11.1₍₂₎ の符号はマイナスなので、符号部は 1 です。

11.1₍₂₎ の部分は、小数点位置をずらして

と変形して、 2 = 10₍₂₎ を指数部、 111₍₂₎ を仮数部とします。これで、 -11.1₍₂₎ を 1 と 0 だけで表せました。

• 符号部が 1₍₂₎
• 指数部が 10₍₂₎
• 仮数部が 111₍₂₎

11.1₍₂₎ = 0.111₍₂₎ × 2² と変形したのは、数の途中に小数点が入らないようにするためです。そのためには、 小数点位置をフワフワとずらすことになるので、「浮動小数点」と呼ぶのです。

仮数部の 111₍₂₎ は、実際には、先頭に 0. がありますが、 0. を省略しています。小数点位置をずらしたので、元の値と同じにするために、指数部が必要になります。

0.111₍₂₎ × 2² の × 2 の部分も基数という情報ですが、 2 進数の基数は 2 に決まっているので、「基数部」という情報を持つ必要はありません。

浮動小数点数 に関する午前問題

それでは、浮動小数点数に関する午前問題を見てみましょう。

以下は、実数（小数点のある数） a を a = f × r^e という浮動小数点数で表現したときに、 f, e, r を何と呼ぶかという問題です（超カンタンですね！）。

これまでに示した 11.1₍₂₎ = 0.111₍₂₎ × 2² という例に当てはめると、

f が仮数部、
e が指数部、
r が基数部

です。したがって、選択肢アが正解です。この問題には、符号部が登場しません。符号部は、変数で表現できないからでしょう（たぶん）。

解答ア

浮動小数点数 に関する午後問題 ～ 10進数に変換 ～

浮動小数点数は、 CPU のメーカーとして有名なインテルによって考案され、現在では、 IEEE 754 という規格になっています。

この規格では、符号部、指数部、仮数部を、 1 ビット、 8 ビット、 23 ビットにして、全体を 32 ビットで表す「単精度浮動小数点数」と、それぞれを、 1 ビット、 11 ビット、 52 ビットにして、全体を 64 ビットで表す「倍精度浮動小数点数」があります。これらは、私たちが普段使っているパソコンの CPU でも採用されています。

以下は、浮動小数点数に関する午後問題の一部を抜粋したものです。 IEEE 754 の単精度浮動小数点数がテーマになっています。単精度浮動小数点数の説明を読んでから、具体例を見て、それが 10 進数でいくつかを答える、という内容になっています。

「そんなの楽勝だよ！」と思って説明を読んでみると、「何これ？」と思うことがいくつかあるでしょう。それは、 IEEE 754 では、先ほどの午前問題で説明した浮動小数点数の仕組みに、ちょっとした工夫が加えられているからです。さらに困ったことに、その工夫が、かなり難しい表現で説明されています。ざっとで OK ですので、説明を読んでみてください。

問 1　平成 24 年度 春期 午後（一部抜粋）

浮動小数点数に関する次の記述を読んで，設問 1， 2 に答えよ。

(1)

a × 2^β の形で表記される浮動小数点数を，図 1 に示す 32 ビット単精度浮動小数点形式 (以下，単精度表現という) で表現する。ここで， α と β は次の条件を満たすものとする。

α = 0， 又は 1 ≦ | α | < 2
-126 ≦ β ≦ 127

① 符号部(ビット番号 31)

α の値が正のとき 0 ，負のとき 1 が入る。

② 指数部(ビット番号 30 ~ 23)

β の値に 127 を加えた値が 2 進数で入る。

③ 仮数部(ビット番号 22 ~ 0)

| α | の整数部分 1 を省略し，残りの小数部分が， ビット番号 22 に小数第 1 位が来るような 2 進数で入る。

ただし， α の値が 0 の場合，符号部，指数部，仮数部ともに 0 とする。

(2)

例えば， 10 進数の 0.75 を 2 進数で表すと， (0.11)₂ となる。これは (1.1)₂ × 2^-1 と表記でき，単精度表現では，図 2 のとおり，符号部は(0)₂，指数部は -1 に 127 を加えて (01111110)₂ となり，仮数部は (1.1)₂ の小数部分が入るので， (100･･･0)₂ となる。ここで， 00･･･0 は 0 が連続していることを表す。

設問 1 　次の単精度表現が表す数値として正しい答えを，解答群の中から選べ。

解答群
ア　3 × 2^-125　　イ　3 x 2^-122　　
ウ　3 × 2⁵　　エ　3 × 2¹³²
オ　11 × 2^-125　　力　11 × 2^-122　　
キ　11 × 2⁵　　ク　11 × 2¹³²

それでは、やさしい言葉で、 IEEE 754 の単精度浮動小数点数の符号部、指数部、仮数部の仕組みを説明しましょう。ここでは、 α × 2^βとしているので、 α が仮数部で、 β が指数部です。

(1)

符号部の

α が正の時 0 、負のとき 1 が入る

は、午前問題で説明したことと同じです。仮数部の α には正と負があるので、それを符号部の 0₍₂₎ と 1₍₂₎ で表すという意味です。

(2)

指数部の

β の値に 127 を加えた値が 2 進数で入る

は、午前問題で説明しなかったことです。これは、指数部にも正と負があるので、「イクセス表現（日本語では「げたばき表現」と呼ばれます）」を使うという意味です。イクセス表現は、マイナス符号を使わずに、 0 と 1 だけで負の値を示す方法です。「 2 の補数表現」という方法を聞いたことがあると思いますが、それとは別の方法です。

イクセス表現は、表せる数値の範囲の真ん中の数をゼロとみなす、という方法です。

たとえば、 1 ～ 13 ( A ～ K ) のカードを持つトランプでイクセス表現を使うなら、 1 ～ 13 の真ん中である ( 1 ＋ 13 ) ÷ 2 = 7 をゼロとみまします。こうすれば、 1 ～ 13 で -6 ～ 6 を表せます。

単精度浮動小数点数の指数部は、 8 ビットなので、 00000000₍₂₎ ～11111111₍₂₎ の真ん中である ( 00000000₍₂₎ + 11111111₍₂₎) ÷ 2 = 11111111₍₂₎ ÷ 2 をゼロとみまします。

2 進数の数は、 1 ビット右シフトすれば 2 で割った値になるので、 11111111₍₂₎ ÷ 2 = 01111111₍₂₎ です。 01111111₍₂₎ を 10 進数で表すと 127 です。

つまり、指数部の

β の値に 127 を加えた値が 2 進数で入る

とは、 127 をゼロとみなすという意味なのです。

これによって、 β で表せる数の範囲は、 -126 ～ 127 になります。問題の説明では、これを

-126 ≦ β ≦ 127

と示しています。

(3)

仮数部の

｜α｜ の整数部分の 1 を省略し、残りの小数部分が、ビット 22 に小数第 1 位が来るような 2 進数で入る

は、午前問題で説明した仕組みに、ちょっとした工夫が加えられています。

午前問題では、 11.1₍₂₎ = 0.111₍₂₎ × 2² と変形して 0. を省略すると説明しましたが、 IEEE 754 では、 11.1₍₂₎ = 1.11₍₂₎ × 2¹ と変形して先頭の 1. を省略するのです。実際には存在する 1. を省略することで、全体で表せるビット数が 1 ビット増える、という工夫です。「ビット 22 に小数第 1 位が来る」とは、仮数部は左詰めにする、ということです。

11.1₍₂₎ = 1.11₍₂₎×2¹ と変形するのですから、仮数部の α は 1 以上で 2 未満の数になります。問題の説明では、これを

1 ≦ | α | < 2

と示しています。 | | で囲んで、絶対値としているのは、 α が負の値の場合もあるからです。

なお、

α = 0 、又は 1 ≦ | α | < 2

と示しているのは、 α が 0 の場合は、 1.・・・ と変形できないので、その場合には、これも問題の説明にありますが、「ただし、 α の値が 0 の場合、符号部、指数部、仮数部ともに 0 とする」からです。

IEEE 754 の単精度浮動小数点数の仕組みがわかったところで、設問 1 を解いてみましょう。問題には、具体例として、 10 進数の 0.75 がどのように表現されるかが示されていますが、それを見なくても大丈夫でしょう。以下に、問題と選択肢を示します。

設問 1 　次の単精度表現が表す数値として正しい答えを，解答群の中から選べ。

解答群
ア　3 × 2^-125　　イ　3 x 2^-122　　
ウ　3 × 2⁵　　エ　3 × 2¹³²
オ　11 × 2^-125　　力　11 × 2^-122　　
キ　11 × 2⁵　　ク　11 × 2¹³²

符号部

0₍₂₎ なので、正です。

指数部

00000101₍₂₎ = 5 です。ここでは、 127 を 0 とみなすイクセス表現なので、この 5 は、 5 – 127 = -122 を意味しています。

仮数部

011000・・・0₍₂₎ で、先頭の 1. が省略されているので、実際には 1.011000・・・0₍₂₎ です。

したがって、この浮動小数点数は、 + 1.011000・・・0₍₂₎ × 2^-122 を表しています。

選択肢は、どれも小数点以下のない 10 進数になっているので、

1.011000・・・0₍₂₎ × 2^-122 = 1011.000・・・0₍₂₎ × 2^-125 と変形します。

1011 は、 10 進数で 11 なので、

です。したがって、選択肢オが正解です。

解答設問 1　オ

いかがでしたか？

符号部、指数部、仮数部という 3 つの情報で 1 つの数を表現している仕組みを知ったことで、浮動小数点数をしっかりと理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

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午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 MIME です。

MIME に関する午前問題 ～ MIME とは～

いきなりですが、以下の午前問題を見てください。

この問題の答えは、選択肢ウの MIME です。

そもそも、インターネットの電子メールは、テキスト（文字だけから構成されたデータ）しか送れないようになっています。

電子メールに、音声や画像などを添付できるのは、それらをテキストに変換しているからです。そのための規格が、 MIME なのです。

MIME は、 Multipurpose Internet Mail Extensions （多目的なインターネットのメールの拡張）の略語で「マイム」と読みます。 MIME は、もともとテキストしか送れないインターネットの電子メールを、音声や画像なども送れるように、多目的に拡張したものです。

解答ウ

MIME に関する午後問題 ～ MIME の仕組み ～

先ほどの午前問題で、 MIME という言葉の意味と概要はわかりましたが、どのような仕組みで音声や画像などの添付が実現されているのでしょうか。

以下は、 MIME に関する午後問題です。この問題を解けば、仕組みがわかります。説明の区切りごとにポイント解説を挿入しますので、少しずつ問題を見ていきましょう。

解答設問 1　a ― エ, b ― エ　設問 2 オ、カ、ケ

いかがでしたか？

電子メールの仕組みを知ったことで、 MIME の役割を、しっかりと理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

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午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、 7 セグメント LED です。

7 セグメント LED とは？

7 セグメント LED は、 7 つのセグメント（ segment ＝ 部分）から構成された LED（ Light Emitting Diode ＝ 発光ダイオード）による表示器です。 7 つの細長い LED の点灯パターンで、数字や英字を表します。多くの場合に、ドットを表す円形の LED も 1 つあります。

以下は、 7 セグメント LED で、 0 ～ 9 の数字と A, b, C, d, E, F の英字を表した例です。これらの点灯パターンを使えば、 16 進数の 1 桁を表せます。

試験には、 2 進数のデータで 7 セグメントを LED を点灯させる問題が出ます。

8 ビットの 2 進数の 1 桁が、 7 セグメント（ドットも含めると全部で 8 セグメント） LED の 1 つの LED に対応付けられます。 7 セグメント LED の種類によって、 1 で点灯するものと、 0 で点灯するものがあります。どちらであるかは、問題文に示されます。

7 セグメント LED に関する午前問題

以下は、 7 セグメント LED に関する午前問題です。

8 ビットの 2 進数の各桁に P7 ～ P0 という名前を付け、 7 セグメント LED の各 LED に a ～ g および Dt という名前を付けています。 2 進数の P7 ～ P0 と LED の a ～ g および Dt の対応は、問題の左側の図に示されています。

ここでは、 2 進数の各桁をポートと呼び、ポートが 1 のとき LED が点灯します。 16 進数で 6D を出力したときの LED の点灯パターンを求めるという問題です。

問 25　(平成 24 年度 春期)

7 セグメント LED 点灯回路で，出力ポートに 16 進数で 6D を出力したときの表示状態はどれか。ここで，P7 を最上位ビット ( MSB )， P0 を最下位ビット ( LSB ) とし，ポート出力が 1 のとき， LED は点灯する。

ア

イ

ウ

エ

16 進数の 6D は、 2 進数で 01101101 です。

この 0 と 1 を問題の左側に示された図の P7 ～ P0 に書き込むと、以下のようになります。 P7 が最上位桁で、 P0 が最下位桁であることに注意してください。

1 で点灯し、 0 で消灯なので、問題の右側に示された図で、点灯する a, c, d, f, g の LED を塗ると、数字の 5 の点灯パターンになります。したがって、選択肢ウが正解です。

解答ウ

7 セグメント LED に関する午後問題

以下は、 7 セグメント LED に関する午後問題（一部抜粋）です。温度モニタのシステムの表示器として7セグメント LED が使われています。

0 ～ 70 °C の温度を 8 段階のレベルに対応させ、 1 ～ 8 の数字で示します。ここでも、先ほどの午前問題と同様に、 2 進数の各桁をポートと呼び、ポートが 1 のとき LED が点灯します。問題文を読んでから、設問 1 を解いてみましょう。

問 2　平成 29 年度 春期 午後（一部抜粋）

　温度モニタに関する次の記述を読んで，設問 1，2 に答えよ。

　図 1 に，ある温度モニタのシステム構成図の一部を示す。

　タイマ割込み発生時に起動される割込みプログラムが，温度検出器の出力値を A/D 変換器を介して取り込み，対応した値を 7 セグメント LED (以下， LED という) に表示するシステムである。温度の検出範囲は 0 ~ 70 °C とし，検出された温度 (以下，検出温度という) を 8 段階のレベルに対応させて， “1” ~ “8” の数字で表示する。割込みプログラムが起動されてから表示処理の完了までの時間は，タイマ割込み間隔に比べて十分に短いものとする。

　LED の各セグメントは，対応する出力ポートのビットの値が 1 のとき点灯し， 0 のとき消灯する。LED に “1” ~ “8” の数字を表示するために，数字の字形に合わせて，対応する 8 ビットのデータを出力ポートのビット 0 ~ 7 に設定する。このデータを形状データといい，出力ポートのビット 7 を最上位ビットとする 2 桁の 16 進数で表記する。

設問 1

　次の記述中のに入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。

　検出温度は，A/D 変換器によって，表 1 に示す 10 °C ごとの温度基準値の中の 最も近い値に近似される。温度基準値の刻み幅の中央の値は高い側の温度基準値に近似される。例えば，検出温度 14 °C は 10 °C に， 15 °C は 20 °C に， 16 °C は 20 °C に近似される。温度基準値，A/D 変換器出力，レベルの関係を，表 1 に示す。

表 1　温度基準値， A/D 変換器出力，レベルの関係

温度基準値(°C)	AD変換器出力( 2 進表記)	レベル
0	000	1
10	001	2
⋮	⋮	⋮
70	111	8

LED の表示が図 2 のとき，出カポートに設定されている形状データは a， A/D 変換器出力 (2 進表記)は，b，検出温度の範囲はcである。

a に関する解答群
ア　66　　イ　BE　　ウ　DA　　
エ　F2　　オ　FE

b に関する解答群
ア　010　　イ　011　　ウ　100　　
エ　101　　オ　110

c に関する解答群
ア　40 °C 以上 50 °C 未満
イ　45 °C 以上 55 °C 未満
ウ　50 °C 以上 60 °C 未満
エ　55 °C 以上 65 °C 未満
オ　60 °C 以上 70 °C 未満

図 1 の 7 セグメント LED を 6 の形状で塗り、点灯している配線に 1 を、消灯している配線に 0 を書き込むと、以下のようになります。

ビット 7 が最上位ビットなので、これは 10111110 という 2 進数であり、 16 進数で示すと BE です。したがって、空欄 a は、選択肢イが正解です。

表 1 を見ると、 A/D 変換器の出力の 000 ～ 111 がレベル 1 ～ 8 に対応していることがわかります。

7 セグメント LED に 6 が表示されているときの A/D 変換器の出力は、 101 です。したがって、空欄 b は、選択肢エが正解です。

問題文に、

14 °C は 10 °C に、15 °C は 20 °C に、（中略）近似される

と示されています。

表 1 を見ると、レベル 6 は、温度基準値が 50 °C であることがわかります。 50 °C に近似されるのは、 45 °C 以上 55° C 未満です。したがって、空欄 c の正解は、選択肢イです。

解答設問 1　a ― イ, b ― エ, c ― イ

いかがでしたか？

1 と 0 を書き込んで 7 セグメント LED が点灯するパターンを求める方法を、しっかりと理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

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午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、論理演算で加算を実現する 半加算器 と 全加算器 です。

論理演算で加算を実現する 半加算器 とは？ 全加算器 とは？

コンピュータの内部では、 0 と 1 だけの 2 進数でデータが表現され、 AND, OR, NOT, XOR などの論理演算でデータが処理されています。コンピュータの外部からは、加減乗除の四則演算を行っているように見えても、内部では論理演算が行われているのです。

試験には、論理演算を使って加算を実現する 加算器 に関する問題が出ます。減算、乗算、除算の問題が出ないのは、加算ができれば、他の演算ができるからです。

• マイナスの数を加算すれば、減算になります
• プログラムを作って加算を繰り返せば、乗算になります
• プログラムを作って減算を繰り返し、引けた回数をカウントすれば、除算になります

加算器には、半加算器（ half adder ）と 全加算器（ full adder ）があります。

半加算器は、 1 桁の 2 進数を 2 つ加算します。
全加算器は、 1 桁の 2 進数を 3 つ加算します。

たとえば、 0101 と 0011 という 4 ビットの 2 進数を加算するとしましょう。

最下位ビットの加算では、その桁にある 2 つの数を加算するので、半加算器を使います。
それ以外の桁では、その桁にある 2 つの数と、下位桁からの桁上がりの数を加算するので、全加算器を使います。

したがって、 4 ビットの加算では、半加算器を 1 つと、全加算器を 3 つ使うことになります。

半加算器の仕組み

加算器の仕組みを説明しましょう。

まず、 1 桁の 2 進数を 2 つ加算する半加算器です。この加算のパターンには、以下に示した 4 通りがあります。

1 ＋ 1 の結果が 1 0 の 2 桁になるので、他の結果も上位桁に 0 を置いて 2 桁に統一しています。「これらの結果を見て、論理演算で加算を実現する方法を見出してください」と言われても、すぐにはピンと来ないでしょう。

データに名前を付けて、真理値表を書いてみましょう。ここでは、加算する数を X および Y として、結果を C および S とします。

C は、 Carry （桁上がり）という意味で、 S は、 Sum （和）という意味です。この真理値表を見て、 X と Y にどのような論理演算を行うと、 C と S が得られるかを考えてください。

しばらく真理値表を見ていると「あっ、そうか！」と気付くはずです。

• C は、 X と Y の両方が 1 のときだけ 1 になります。これは、 X と Y の AND 演算です
• S は、 X と Y のどちらか一方だけが 1 のときだけ 1 になります。これは、 X と Y の XOR 演算です

以下は、半加算器の仕組みを示したものです。

図の左側から入力された X と Y の加算結果が、図の右側の S と C から出力されます。

• 1 本の電線で、 1 桁の 2 進数が伝えられます
• 電線の交差に丸印がある部分は、つながっています
• 丸印がない部分は、立体交差であり、つながっていません

これは、回路図を書くときの決まり事です。

全加算器の仕組み

次は、 1 桁の 2 進数を 3 つ加算する半加算器の仕組みです。これは、「そもそも、なぜ半加算器や全加算器と呼ぶのか？」がわかれば、すんなり理解できるでしょう。

半加算器で 1 桁の 2 進数を 2 つ加算できるのですから、半加算器が 2 つあれば、 1 桁の 2 進数を 3 つ加算できます。つまり、半加算器を 2 つ使えば全加算器になるのです。逆に言えば、全加算器を半分にすれば、半加算器になります。だから「全」と「半」なのです。

以下は、全加算器の仕組みを示したものです。

図の左側から入力された X と Y と C´（ C´ は、下位桁からの桁上がりを意味します）の加算結果が、図の右側の S と C から出力されます。

X と Y を半加算器 (1) で加算し、
その結果の S と C´ を半加算器 (2) で加算し、
その結果の S が、全加算器の S になります。

全加算器の C は、
半加算器 (1) の C と
半加算器 (2) の C を
OR 演算して得られます。

なぜなら、半加算器 (1) または半加算器 (2) のいずれかで桁上がりがあれば、それが全加算器の桁上がりになるからです。「または」は OR 演算です。

半加算器と全加算器に関する午前問題

半加算器と全加算器の仕組みがわかったところで、午前問題を解いてみましょう。以下は、半加算器に関する午前問題です。

「 A 」の素子は、和を求めるので XOR 回路です。
「 B 」の素子は、桁上がりを求めるので AND 回路です。

選択肢では、論理演算の名前を日本語で示しています。 XOR は「排他的論理和」であり、 AND は「論理積」なので、選択肢アが正解です。

解答ア

以下は、全加算器に関する午前問題です。全加算器が、 1 桁の 2 進数を 3 つ加算するものであることを知っていれば、簡単に問題を解けるでしょう。

ここでは、

するので、 1 と 0 と 1 が加算されて、 10 という結果が得られます。

結果の C が 1 で、 S が 0 なので、選択肢ウが正解です。

解答ウ

半加算器と全加算器に関するに関する午後問題

今度は、午後問題を解いてみましょう。

以下の問題（問題の一部を抜粋しています）では、半加算器を 1 つと全加算器を 3 つ使った 4 ビットの加算器が示されています。

この加算器で、マイナスの数を加算するという内容です。つまり、加算器で減算を行うのです。

問 1　平成 21 年度 秋期 午後（一部抜粋）

半加算器と全加算器に関する次の記述を読んで，設問 1 ～ 3 に答えよ。

（設問 1 と設問 2 を省略します）

設問 3

　A, B 及び S を 2 の補数表現による 4 ビットの符号付 2 進整数とし，それぞれのビット表現を A₄A₃A₂A₁, B₄B₃B₂B₁ 及び S₄S₃S₂S₁で表す (符号ビットは A₄, B₄ 及び S₄ )。

　図 3は， A と B の加算を行い，結果を S に求める加算器であり，半加算器と全加算器で実現されている。ここで，C₁ C₄ は半加算器及び全加算器からのけた上がりを表す。

　この加算器に，A として-1 を，Bとして -2 (いずれも 10 進表記) を与えたとき，図 3 の C₁ 〜 C₄の値として正しい組合せを，解答群の中から選べ。

解答群

	C1	C2	C3	C4
ア	0	1	0	0
イ	0	1	0	1
ウ	0	1	1	0
エ	0	1	1	1
オ	1	0	0	0
カ	1	0	0	1
キ	1	0	1	0
ク	1	0	1	1

4 ビットの 2 の補数表現を使うと、
-1 は 1111 になり、
-2 は 1110 になります。

これを 4 ビットの加算器の A₄A₃A₂A₁ と B₄B₃B₂B₁ に入力すると、 1 つの半加算器と 3 つの全加算器の和（ S₁ ～ S₄ ）と桁上がり（ C₁ ～ C₄ ）は、以下のようになります。

したがって、選択肢エが正解です。この加算器では、図の左側が下位桁であることに注意してください。

解答設問 3　エ

いかがでしたか？

論理演算を実現する半加算器と全加算器の仕組みを、しっかりと理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

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午前問題で用語の意味や概念を知り、午後問題で技術の活用方法を知ってください。それによって、単なる丸暗記では得られない明確さで、用語を理解できるようになります。

今回のテーマは、メールの通信プロトコルである SMTP と POP3 です。

SMTP と POP3 とは？ ユーザー視点とエンジニア視点の違い

IT エンジニアではない一般ユーザーであっても、自分でメールソフトの設定を行ったことがあるなら、メールの送信と受信のプロトコルが異なることを知っているでしょう。

多くの場合に、
メールの送信プロトコルは、 SMTP（ Simple Mail Transfer Protocol ）であり、
メールの受信プロトコルは、 POP3（ Post Office Protocol version 3 ）です。

これらのプロトコルを使って、メールクライアント（メールソフトが動作しているパソコン）が、自社（またはプロバイダ）のメールサーバに接続します。

メールの送信が SMTP で、受信が POP3 というのは、ユーザー視点の知識です。

基本情報技術者試験は、 IT エンジニア向けの試験なので、 IT エンジニア視点の知識が要求されます。

それは、自社のメールサーバから先をどうつなぐかです。

自社のメールサーバは、他社のメールサーバとの間で、 SMTP を使ってメールの送受信を行います。つまり、 IT エンジニア視点では、メールクライアントから自社のメールサーバへの送信が SMTP で受信が POP3 であり、さらに自社のメールサーバと他社のメールサーバとの転送が SMTP なのです。

SMTP と POP3 に関する午前問題

ユーザー視点と IT エンジニア視点の違いがわかったところで、 SMTP と POP3 に関する午前問題を解いてみましょう。

以下は、メールクライアントからメールサーバへのメール送信、メールサーバからメールクライアントへのメール受信、およびメールサーバと別のメールサーバの間のメール転送のプロトコルを答える問題です。

メールクライアントからメールサーバへの ① メール送信は SMTP 、
メールサーバからメールクライアントへの ② メール受信は POP3 、
およびメールサーバと別のメールサーバの間の ③ メール転送は SMTP なので、

選択肢ウが正解です。

これまでに示した図では、メールの向きを矢印で示していますが、通信のやりとりを考えると、矢印の向きを変えた方がよい部分と、矢印の数を増やした方がよい部分があります。

メールの受信の POP3 では、メールクライアントからの要求がメールサーバに送られるので、矢印の向きは、メールクライアントからメールサーバにするべきです。

メールサーバと別のメールサーバの間は、それぞれが転送元となって相手に要求を送るので、矢印の数を 2 本にするべきです。これらの考えは、後で紹介する午後問題を解くときに、大いに役立ちます。

解答　ウ

SMTP と POP3 に関する午後問題

今度は、 SMTP と POP3 に関する午後問題です。

基本情報技術者試験の午後問題は、かつて「午前知識の応用問題」と呼ばれていました。先ほどの午前問題は、

というものでした。

以下に示す午後問題は、「それらの知識がファイアウォールの設定に応用できる」というものです。いかにも午後問題という内容です。

問題の説明文が長いので、ざっと目を通してください。後でポイントとなる部分を説明しますので、ざっとで OK です。

問 4　平成 21 年度 春期 午後（一部抜粋）

　パケットフィルタリングに関する次の記述を読んで，設問 1， 2 に答えよ。

　X 社では，図に示すネットワークを構築し，インターネットへの Webサイトの公開 と電子メール (以下，メールという) の送受信を行っている。

　X 社のネットワークは二つのファイアウォールによって， DMZ 及び社内 LAN の二つのセグメントに分けられている。 Web サーバ，メールサーバ及びデータベースサーバ (以下， DB サーバという)は，それぞれ次の役割を果たしている。

(1) Web サーバ

Web サイトとして，自社の情報をインターネットに公開する。 Web サーバ上では，社外との取引情報を処理するプログラムが動作する。このプログラムが利用するデータは DB サーバ上に格納される。

(2) メールサーバ

社外とのメールの送受信を行う。また，取引先に対してメールを自動配信するプログラムが動作する。メール配信のためのデータは DB サーバ上に格納される。

(3) DB サーバ

Web サーバ及びメールサーバで利用するデータを格納する。

　社内 LAN に接続された管理用 PC からは， SSH を使った各サーバへのログイン操作と，メールサーバを介した外部とのメール送受信が可能である。管理用 PC から自社 Web サーバの参照はできるが，社外 Web サイトの利用は許可されていない。

ネットワーク上で使われるプロトコルとポート番号を表 1 に示す。

表 1 プロトコルとポート番号

サービス	プロトコル	ポート番号
Web	HTTP	80
メール転送	SMTP	25
セキュアシェル（遠隔ログイン）	SSH	22
メール受信	POP3	110
DB アクセス	DB 専用	1999

設問 1　次の記述中の に入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。解答は重複して選んでもよい。

インターネットと DMZ をつなぐファイアウォール A のパケットフィルタリングの設定を表 2 に示す。また， DMZ と社内 LAN をつなぐファイアウォール B のパケットフィルタリングの設定を表 3 に示す。

フィルタリングの設定ルールは，送信元の IP アドレス，あて先の IP アドレス及び接続先ポート番号を指定して通信の許可/拒否を制御する。設定は上の行のルールから調べて，最初に条件が合致した行の動作を実行する。また，応答パケットについては動的フィルタリング機能によって自動的に許可されるので設定は不要なものとする。

表 2 ファイアウォール A のフィルタリングの設定条件

条件			動作
送信元	あて先	ポート番号
任意	Webサーバ	80	許可
任意	メールサーバ	25	許可
a	任意	b	許可
任意	任意	任意	拒否

表 3 ファイアウォール B のフィルタリングの設定条件

条件			動作
送信元	あて先	ポート番号
Webサーバ	DB サーバ	1999	許可
メールサーバ	DB サーバ	1999	許可
管理用 PC	c	d	許可
管理用 PC	メールサーバ	22	許可
管理用 PC	メールサーバ	25	許可
管理用 PC	Web サーバ	80	許可
管理用 PC	Web サーバ	22	許可
任意	任意	任意	拒否

a，c に関する解答群

ア　DB サーバ　　
イ　Web サーバ　　
ウ　管理用 PC
エ　メールサーバ　　
オ　任意

b，d に関する解答群

ア　22　　イ　25　　ウ　80　　
エ　110　　オ　1999

それでは、ポイントとなる部分を説明しましょう。

問題の内容は、「ファイアウォール A とファイアウォール B のフィルタリングの設定で、空欄となっている部分を埋める」というものです。

空欄 a, b と、空欄 c, d は、どちらも「動作」が「許可」になっています。ファイアウォール A とファイアウォール B にも、もう 1 つ許可しなければならないことがあるのです。

それは、問題の説明文で以下の部分を見ればわかります。

管理用 PC は、メールサーバを介した外部とのメール送受信が可能なのですから、

• 「管理用 PC 」→「メールサーバ」の SMTP による送信
• 「管理用 PC 」→「メールサーバ」の POP3 による受信
• 「メールサーバ」→「外部のメールサーバ」の SMTP による転送
• 「外部のメールサーバ」→「メールサーバ」の SMTP による転送

を許可することになります。プロトコルは、ポート番号で指定され、 SMTP は 25 で、 POP3 は 110 です。この「メールサーバ」は、自社のメールサーバのことです。

ファイウォール A のフィルタリングの設定を見てみましょう。

• 「任意」→「メールサーバ」のポート番号 25（ SMTP ）による転送が許可
• 逆方向の
  「メールサーバ」→「任意」のポート番号 25（ SMTP ）による転送も許可

したがって、空欄 a は「メールサーバ（選択肢エ）」で、空欄 b は「 25 （選択肢イ）」です。

「任意」とは、何らかの通信相手のことであり、ここでは「外部のメールサーバ」です。

ファイアウォール B のフィルタリングの設定を見てみましょう。

• 「管理用 PC 」→「メールサーバ」のポート番号 25（ SMTP ）による送信が許可
• 「管理用 PC 」→「メールサーバ」のポート番号 110（ POP3 ）による受信も許可

したがって、空欄 c は「メールサーバ（選択肢エ）」で、空欄 b は、「 110 （選択肢エ）」です。

「管理用 PC 」→「メールサーバ」のポート番号 22（ SSH ）も許可されていますが、これはメールの送受信ではなく、メールサーバを管理するためにログインするためです。

解答設問 1　a ― エ、 b ― イ、 c ― エ、 d ― エ

いかがでしたか？

メールの通知プロトコルである SMTP と POP3 の役割を、しっかりと理解できたでしょう。

この連載では、今後も、多くの受験者が苦手としている用語を取り上げて行きます。それでは、またお会いしましょう！

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