今回は、ネットワーク 分野 その 2 として OSI 基本参照モデル を取り上げます。

OSI 基本参照モデルが必要な理由

初期のコンピュータの時代には、メーカーごとにネットワークのプロトコル（通信の取り決め）が異なっていたため、同じメーカー同士でないと通信できませんでした。 これは、不便なことです。

そこで、 1970 年代に ISO （ International Organization for Standardization = 国際標準化機構）の情報処理システム技術委員会が、プロトコルの標準化を始めました。 それが OSI （ Open System Interconnection = 開放型システム間相互接続） です。

同委員会では、具体的なプロトコルを策定する前に、ネットワークの仕組みを 7 つの階層に分けるという考え方を取り決めました。 それが、今回のテーマである OSI 基本参照モデルです。 モデルという言葉は、実際のネットワークの仕組みが 7 つの階層に分けられるわけではなく、あくまでも考え方である、ということを示しています。

その後、 OSI 基本参照モデルをベースにして、 OSI のプロトコル群が策定されました。

ところが、これらのプロトコルは複雑であったため普及せず、 LAN ではイーサネット、インターネットでは TCP や IP などのプロトコルが自然と普及して、世界の標準になりました。 そして、 OSI 基本参照モデルだけが、ネットワークの基礎を知る考え方として残り、現在に至っているのです。

OSI 基本参照モデルが必要な理由は、当初は OSI という標準プロトコルを策定するためでしたが、現在ではネットワークの基礎を知るためです。

IT エンジニアの登竜門と位置付けられている基本情報技術者試験では、 OSI 基本参照モデルに関する様々な問題が出題されます。

OSI 基本参照モデルの各階層の役割と主要プロトコル

図 1 は、 OSI 基本参照モデルの 7 つの階層を示したものです。

それぞれの階層は、「応用層」や「物理層」のように名前で呼ぶ場合と、レイヤ 7 （第 7 層）やレイヤ 1 （第 1 層）のように番号で呼ぶ場合があります。

最上層の応用層の上にユーザーが乗っていて、最下層の物理層から通信ケーブル（無線の場合は電波）が出ているイメージです。

ユーザーが送信するとき

データが 7 つの階層を上から下にたどります

ユーザーが受信するとき

データが 7 つの階層を下から上にたどります

OSI 基本参照モデルでは、このように考えるのです。

OSI 基本参照モデル 7 つの層の機能

7 つの階層の機能を説明しましょう。

OSI 基本参照モデルをベースにして OSI というプロトコル群が策定されたのですから、それぞれの階層で何を取り決めるのか、という観点で説明します。 階層の名前と取り決めを対応付けると、わかりやすいはずです。

最下層の物理層

物理的な通信媒体（電線、光ケーブル、電波、など）の取り決めです。

データリンク層

同じネットワーク内（同じ LAN 内）で直接つながっている（ link = つなぐ）相手と通信するための取り決めです。

ネットワーク層

ネットワークと他のネットワークの間を中継するための取り決めです。

トランスポート層

送信者から受信者までデータを確実に運搬する（ transport = 運搬）ための取り決めです。

セッション層

たとえば、 Web サービスのログインからログアウトまでの期間（ session = 期間）にセッション ID でユーザーを識別するように、通信の開始から終了までの管理をするための取り決めです。

プレゼンテーション層

使用する文字コードや画像形式など、データの表現（ presentation = 発表）の取り決めです。

最上層の応用層

その上にユーザーが乗っているので、ユーザーから見た通信サービスの使い方の取り決めです。

図 2 は、現在普及している代表的なプロトコルを、 OSI 基本参照モデルに対応付けたものです。

OSI 基本参照モデルは 7 階層ですが、現在普及しているプロトコルは、 4 階層に分けられます。 これは、複数の階層に対応するプロトコルがあるからです。

LAN で使われるイーサネット（有線 LAN ）と Wi-Fi （無線 LAN ）は、物理層とデータリンク層に対応します。

インターネットでは、ネットワーク層で IP を使い、トランスポート層で TCP を使います。 トランスポートでは、信頼性は低下しますがスピードが速い UDP というプロトコルも使えます。

Web ページを閲覧する HTTP 、メールを転送する SMTP 、メールを受信する POP3 など、通信サービスごとの専用プロトコルは、セッション層、プレゼンテーション層、応用層に対応します。

OSI 基本参照モデルの過去問題

OSI 基本参照モデルの分野の過去問題を 3 問ほど紹介しましょう。

各階層の機能に関する問題

最初は、各階層の機能に関する問題です。

OSI 基本参照モデルの改造の番号は、最下層から順に 1, 2, 3, ・・・, 7 です。 これは、ビルディングの最下層が 1 階であることと同様です。

物理層 → データリンク層 → ネットワーク層とたどって、第 3 層はネットワーク層です。

通信の経路選択機能や中継機能を果たす

ということからも、ネットワーク層だと判断できます。

したがって、正解は、選択肢エです。

プロトコルとの対応に関する問題

次は、プロトコルとの対応に関する問題です。

選択肢アの HTTP は、 Web ページを閲覧するための専用プロトコルであり、応用層、プレゼンテーション層、セッション層に対応します。

選択肢イの IP は、インターネットの識別番号である IP アドレスを見て、ネットワークと他のネットワークの間を中継するので、ネットワーク層に対応します。

選択肢ウの TCP と選択肢エの UDP は、どちらもトランスポート層に対応します。 両者の違いを以下にまとめています。

• TCP が信頼性を重視している（スピードは遅い）
• UDP がスピードを重視している（信頼性は低い）

ここでは、トランスポート層で信頼性よりもリアルタイム性を重視するプロトコルを選ぶので、正解は、選択肢エです。

ネットワーク機器との対応に関する問題

最後は、ネットワーク機器との対応に関する問題です。

リピータ、ブリッジ、ルータなどのネットワーク機器も、それぞれが持つ機能から、 OSI 基本参照モデルの階層に対応付けられるのです。

リピータ

長距離の伝送を行うと、データの信号が減衰してしまいます。 リピータは、信号を回復させ伝送距離を延ばすための装置です。 信号を物理的に回復するだけなので、リピータは物理層に対応します。

ブリッジ

LAN をいくつかの部分に区切るための装置です。 LAN の識別番号である MAC アドレスを見て、どの部分にデータを送るかを判断します。 同じ LAN 内で使う装置なので、ブリッジはデータリンク層に対応します。

ルータ

インターネットの識別番号である IP アドレスを見て、ネットワークと他のネットワークの間を中継（ルーティング）する装置なので、ネットワーク層に対応します。

以上のことから、正解は、選択肢ウです。

今回は「ネットワーク」その 2 として「 OSI 基本参照モデル」が必要な理由、各階層の役割と主要プロトコル、および過去問題を紹介しました。

次回は、「セキュリティ」その 1 として「セキュリティ全般」の分野を取り上げます。

それでは、またお会いしましょう！

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今回は、ネットワーク 分野 その 1 として ネットワーク全般 を取り上げます。

ネットワークが必要な理由

皆さんにお読みいただいているこの記事は、メールで依頼を受けて、 Web 会議で打合せをして、原稿をストレージサービスにアップして提出して、そして、編集された記事が Web で公開されています。 原稿の提出から公開までに要する時間は、多くの場合に半日程度です。 公開された記事は、内容が古くならない限り、だれでも、いつでも、どこでも、読むことができます。

これらは、どれも、ネットワークを使って実現されていることです。

もしも、ネットワークがなかったらどうなるでしょう。 電話で依頼を受けて、出版社の会議室に出向いて打合せをして、原稿を記憶媒体にコピーして郵送で提出して、そして、編集された記事が雑誌として書店で販売されることになります。 原稿の提出から公開までに要する時間は、多くの場合に 1 か月程度です。 公開された記事は、雑誌が書店に置かれている期間だけに、書店で雑誌を購入した人だけが、読むことができます。

両者を比較すれば、ネットワークが必要な理由は明らかです。

ネットワークによって、情報の伝達が効率化され、より多くの人に、より長い期間、利用してもらえるようになるのです。 ネットワークは、情報の提供者にも利用者にも、多くの便宜を提供してくれます。

ネットワークの仕組み

インターネットの「ネット」は、「通信網」という意味ですが、「インター」の意味をご存じでしょうか？

「国際的な（インターナショナル）」だと思っている人が多いと思いますが、実は「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。

この場合のネットワークとは、会社内や家庭内の小規模なネットワークである LAN （ Local Area Network ）を意味しています。 LAN と LAN の間は、ルータという中継装置でつなぐことができます。 複数の LAN と LAN の間をつないだ大規模なネットワークを WAN （ Wide Area Network ）と呼びます。 インターネットは、世界規模の WAN です。

図 1 に示したように、インターネットのイメージは、雲の絵で示されることがよくあります。 この雲の中にあるのは、インターネットへの接続サービスを提供する数多くのプロバイダの通信網です。 この通信網もルータでつながれています。 これが、私たちが普段利用しているネットワークの全体の仕組みです。

ネットワークの主要な用語

基本情報技術者試験のシラバス（情報処理技術者試験における知識・技能の細目）に示されたネットワークの分野は、

• ネットワーク方式
• データ通信と制御
• 通信プロトコル
• ネットワーク管理
• ネットワーク応用

という項目に分けられています。

以下は、それぞれの項目における主要な用語です。 赤色で示した用語は、この記事の中で説明しています。

ネットワーク方式

LAN 、 WAN 、無線 LAN 、 SSID 、 bps 、 IPv4 、 IPv6 、グローバル IP アドレス、プライベート IP アドレス、 NAT

データ通信と制御

OSI 基本参照モデル、リピータ、ブリッジ、ルータ、ゲートウェイ、プロキシサーバ
campaign OSI 基本参照モデルに関しては、次回の連載で詳しく説明します。

通信プロトコル

イーサネット、 MAC アドレス、 Wi-Fi 、 IP 、 TCP 、 UDP 、パケット、ヘッダー、 IP アドレス、サブネットマスク、 CIDR 、ポート番号、 HTTP 、 SMTP 、 POP3 、 FTP 、 NTP 、 DNS 、 DHCP 、 ICMP 、 ARP

ネットワーク管理

ping 、 ifconfig 、 arp 、netstat

ネットワーク応用

MIME 、 HTTP 、 HTTP over TLS（ HTTPS ）、 cookie 、 URL 、セッション ID 、 VPN

ネットワークの過去問題

ネットワークの分野の過去問題を 3 問ほど紹介しましょう。

ネットワーク方式に関する問題

最初は、ネットワーク方式に関する問題です。

IPv4 の問題を解決する IPv6

ネットワークに接続された通信機器（パソコン、サーバ、ルータなど）をホストと呼びます。 インターネットでは、ホストの識別番号として IP アドレスが使われています。

従来から使われている IP アドレスの規格は、全体を 32 ビットで表す IPv4 （ IP version 4 ）です。 32 ビットで表せるのは、約 43 億通りのアドレスですが、それでは、世界の人口の約 80 億人に対して、まったく足りません。

そこで、新たに、全体を 128 ビットで表す IPv6 （ IP version 6 ）という規格が作られました。 128 ビットで表せるのは、

約 3.4 × 10³⁸ 通りのアドレス

なので、足りなくなることはないでしょう。 現在は、 IPv4 から IPv6 への移行時期であり、両者が併用されています。

IPv4 の問題を解決する NAT

IPv6 が登場する前から、ビット数を増やすこととは別の方法で、 IPv4 の IP アドレスの不足を解決する方法が使われています。 それが、この問題のテーマとなっている NAT （ Network Address Translation ） です。

NAT は、 32 ビットの IP アドレスの範囲を、

• 会社内や家庭内の LAN の中でだけ使えるプライベート IP アドレス
• インターネットで使えるグローバル IP アドレス

2 つに分けて、両者を相互変換する機能です。 LAN が異なれば、同じプライベート IP アドレスを使えるので、 IP アドレスの不足を解決できるというわけです。

プライベート IP アドレスとグローバル IP アドレスの関係は、電話に例えれば、内線番号と外線番号のようなものです。 会社（ LAN ）には、 1 つだけ外線番号（グローバル IP アドレス）があり、複数の内線番号（プライベート IP アドレス）があります。 会社が異なれば、同じ内線番号（プライベート IP アドレス）が使えます。 これによって、外線番号（グローバル IP アドレス）の不足を解消できます。

小規模な LAN の場合は、インターネット接続用のルータが NAT の機能を持っています。

LAN （社内）からインターネット（社外）に送信する場合

ルータが差出人のプライベート IP アドレス（内線番号）をグローバル IP アドレス（外線番号）に変換します。

インターネット（社外）からLAN（社内）に受信する場合

ルータが宛先のグローバル IP アドレス（外線番号）をプライベート IP アドレス（内線番号）に変換します。

以上のことから、正解は、選択肢エです。

通信プロトコルに関する問題

次に紹介するのは、通信プロトコルに関する問題です。

通信プロトコルとは、通信における規約のことです。 送信者と受信者が同じ規約を守ることで、データの受け渡しが可能になります。

よく使われるプロトコルには、

• Web ページを閲覧する HTTP （ Hyper Text Transfer Protocol ）
• メールを転送する SMTP （ Simple Mail Transfer Protocol ）
• メールを受信する POP3 （ Post Office Protocol version 3 ）
• ファイルを転送する FTP （ File Transfer Protocol ）

などがあります。

問 39　平成 21 年度 春期

図の環境で利用される ① ～ ③ のプロトコルの組合せとして，適切なものはどれか。

	①	②	③
ア	POP3	POP3	SMTP
イ	POP3	SMTP	POP3
ウ	SMTP	POP3	SMTP
エ	SMTP	SMTP	SMTP

この問題は、メールに関するプロトコルを答えるものです。 選択肢にあるのは、 SMTP と POP3 だけです。

メールクライアントからメールサーバへメールを送信するプロトコルは、 SMTP です。
メールクライアントがメールサーバからメールを受信するプロトコルは、 POP3 です。
メールサーバ（自社または契約しているプロバイダのメールサーバ）と他社のメールサーバの間は、送信も受信も SMTP です。

SMTP は、メールクライアントから見れば送信プロトコルですが、メールサーバの間では送信と受信の両方なので、転送プロトコルと呼ばれます。

以上のことから、正解は、選択肢ウです。

info_outlineSMTP 、 POP3 の詳しい解説記事

基本情報でわかる SMTP / POP3 「ITエンジニア視点で見れば役割がわかる」

同時実行制御に関する問題

最後に紹介するのは、ネットワーク管理に関する問題です。

問題文に示された ICMP（ Internet Control Message Protocol ）とは、インターネットの基本プロトコルである IP （ Internet Protocol ）において、誤りの通知や通信情報の通知を行うプロトコルです。

選択肢に示された
arp
echo
ipconfig
ping
は、 OS が提供するネットワーク管理コマンド（小さなプログラム）です。 これらの中で、 ICMP で通信相手との接続性を確認するコマンドを答えます。

それぞれのコマンドには、以下に示した機能があります。

arp コマンド

arp テーブル ^＊ の内容を確認する。

echo コマンド

画面表示を ON /OFF する。

ipconfig コマンド

ネットワークに接続するための設定を確認する。

ping コマンド

ICMP で通信相手との接続性を確認する。

^＊ arp テーブルとは、インターネットの識別番号である IP アドレスと、 LAN の識別番号である MAC アドレス（通信装置を物理的に識別する番号）の対応を記録した表のこと

Windows では、コマンドプロンプト（ Windows キー + r > cmd と入力すると起動）のウインドウの中でネットワーク管理コマンドを実行します。

たとえば、 ICMP で通信相手との接続性を確認する ping コマンドを実行する場合は、 ping の後にスペースで区切って、通信相手の IP アドレスまたはドメイン名を指定します。

図 2 は、 SE プラスの Web サーバのドメイン名（ www.seplus.jp ）を指定して ping コマンドを実行したところです。

C:\>ping www.seplus.jp

www.seplus.jp [110.232.196.233]に ping を送信しています 32 バイトのデータ:
110.232.196.233 からの応答: バイト数 =32 時間 =8ms TTL=245
110.232.196.233 からの応答: バイト数 =32 時間 =8ms TTL=245
110.232.196.233 からの応答: バイト数 =32 時間 =8ms TTL=245
110.232.196.233 からの応答: バイト数 =32 時間 =8ms TTL=245

110.232.196.233 の ping 統計:
    パケット数: 送信 = 4、受信 = 4、損失 = 0 (0% の損失)、
ラウンド トリップの概算時間 (ミリ秒):
    最小 = 8ms、最大 = 8ms、平均 = 8ms

ping コマンドは、通信相手に「応答せよ」という要求を 4 回送ります。 ここでは、 4 回とも応答が得られているので、問題なく接続されていることを確認できます。

以上のことから、正解は、選択肢エです。

なお、選択肢ウの ipconfig は、 Windows におけるコマンド名であり、 Unix 系の OS では ifconfig という名前です。 試験のシラバスには、 ifconfig の方が示されています。

今回は「ネットワーク」その 1 として「ネットワーク」が必要な理由、仕組み、主要な用語、および過去問題を紹介しました。

次回は、「ネットワーク」その 2 として「 OSI 基本参照モデル 」の分野を取り上げます。

それでは、またお会いしましょう！

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学習モニターの方にご協力いただき、勉強していることを

• 「今週の Todo 」
• 「今週よかったこと」
• 「今週の学習で難しかったこと」

に分けて、毎週ツイートいただいています。

こももさん

社会人 / 学生 (通信制) 情報系専攻中 / 文系出身 / 若手 / IT を初めて勉強中 / 基本情報も初めて勉強中 / 2021 上期試験 受験予定

2021-06-14 ～ の学習記録

ご協力、ありがとうございました！

勉強の進捗がうまく生まれますように!!

ご覧になられている読者の方もぜひぜひ「いいね」などでリアクションして応援くださいませ!!

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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、 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
info右にスクロールできます

255.255.255.128

11111111.11111111.11111111.10000000
info右にスクロールできます

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、 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、 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！

The post 基本情報でわかる MIME タイプ 「電子メールの仕組みを知れば役割がわかる」 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、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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やるべき問題とは、よく出る問題であり、かつ、練習すればできる問題（練習しないとできない問題）です。

厳選問題looks_one増分バックアップと差分バックアップの違いを覚えよう

データのバックアップ方式には、問題文に示された「増分バックアップ」の他にも、「差分バックアップ」と「フルバックアップ」があります。

選択肢は、いずれかのバックアップ方式に該当するものとなっていますので、この問題を通して、バックアップ方式の種類をまとめて覚えましょう。　

最初に、最もわかりやすいフルバックの説明をしましょう。

フルバックは、フル（ full = 全て）という言葉が示す通り、全てのデータをバックアップします。　選択肢の中では、「全てのファイルをバックアップし」と示されている選択肢イと選択肢エが、フルバックアップに該当します。

次に、増分バックアップと差分バックアップを説明しましょう。

増分バックアップは、直前に行われた何らかのバックアップ（フルバックアップ、増分バックアップ、差分バックアップ）から、変更のあった部分（これが増分です）だけをバックアップします。

差分バックアップは、直前に行われたフルバックアップから変更のあった部分（これが差分です）をバックアップします。

増分と差分の違いがよくわからないと思いますので、具体例を示しましょう。

休日の日曜日にフルバックアップを取り、月曜日～土曜日の業務時間終了後にフルではないバックアップを取るとしましょう。

• 増分バックアップの場合は、それぞれの曜日に、前日からの変更分だけのバックアップを取ります
• 差分バックアップの場合は、それぞれの曜日に、日曜日からの変更分のバックアップを取ります

増分バックアップと差分バックアップの違いがわかっても、どっちがどっちなのかを覚えにくいでしょう。

英語で示すと、増分は increment （増加）であり、差分は difference （違い）です。　このことから「前日からの増加が増分であり、フルバックアップとの違いが差分である」のように、自分流の覚え方を考えてください。

それでは、残りの選択肢を見てみましょう。

選択肢ア

ファイル更新を示す情報があるファイルだけをバックアップして、ファイル更新を示す情報は変更しないのですから、前日にバックアップしたファイルも次の日にバックアップすることになります。　これは、差分バックアップです。　

選択肢ウ

ファイル更新を示す情報があるファイルだけをバックアップして、ファイル更新を示す情報をリセットするのですから、前日にバックアップしたファイルは次の日にバックアップしないことになります。　これは、増分バックアップです。　

増分バックアップの説明を選ぶ問題なので、選択肢ウが正解です。

解答　ウ

厳選問題looks_twoSQL のグループ化のポイントをつかもう

SELECT 学生番号, AVG(点数)
FROM 得点 GROUP BY ［　　　a　　　］

ア　科目 HAVING AVG(点数) >= 80
イ　科目 WHERE 点数 >= 80
ウ　学生番号 HAVING AVG(点数) >= 80
エ　学生番号 WHERE 点数 >= 80 

SQL の SELECT 命令でデータを取得するときに、 GROUP BY 列名 と指定することで、データをグループ化できます。

グループ化した場合は、 SELECT のあとに指定できるのは、GROUP BY のあとにある列か、 AVG 関数や MAX 関数などの集約関数だけです。　なぜだかわかりますか？

それは、グループ化したのに、グループの個々のデータを取得できたらおかしいからです。

たとえば、この問題とは違う例ですが、社員を「性別」でグループ化したときに、「男性」というグループから「山田太郎」という個々の「氏名」を取得できたらおかしいでしょう。

「男性」グループから抽出できるのは、「男性」という性別および、そのグループの年齢の平均値や最大値などだけです。

それでは、問題を見てみましょう。

選択肢アとイは、 GROUP BY 科目 であり、選択肢ウとエは、 GROUP BY 学生番号 です。　SELECT のあとに指定されているのは 学生番号 という列名と AVG(点数) という集約関数です。

したがって、 GROUP BY 学生番号 となっている選択肢ウとエが適切です。

さらに、問題文に「平均が 80 点以上」という条件が示されているので、 HAVING AVG(点数) >= 80 の選択肢ウが正解です。

グループに条件を指定するときは、 WHERE ではなく HAVING を使うことも覚えておいてください。

解答　ウ

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厳選問題looks_3この機会に CSMA/CD という長い略語の意味を覚えよう

もしも、この問題のテーマとなっている「 CSMA / CD 」という長い略語の意味をご存じでないなら、この機会にぜひ覚えてください。

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection（ / は with を意味します）です。　これは、LAN のプロトコルとしてよく使われているイーサネットの接続方式を示した言葉です。

イーサネットに接続された通信機器がデータを送る場合の送信動作を以下に示します。

1. まずケーブル上に他の信号が流れていないことを確認します。　これが、 Carrier Sense（キャリア信号の確認）です
2. もしも、他の信号が流れていないならデータを送り、そうでないなら信号がなくなるまで待機します。　これによって、複数の通信機器が同じケーブルを利用できます。　
   これが、 Multiple Access（複数が利用する）です
3. 複数の通信機器が同時にデータを送った場合には、衝突が起こりそれが検知されます。　これが、 with Collision Detection（衝突の検出付き）です
4. 衝突が起きた場合は、お互いにランダムな時間待機して、データを再送します

この仕組みをまとめて、CSMA / CD = Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection と呼ぶのです。

それでは、問題の選択肢を見てみましょう。

選択肢の中にある「ノード」とは、ネットワークに接続された通信機器のことです。　CSMA / CD に該当するのは、

「伝送媒体が使用中かどうかを調べ（ Carrier Sense ）」
「送信中でなければ通信を行う（それによって複数ノードが利用できるので Multiple Access ）」
「衝突を検出したら（ Collision Detection ）」

とある、選択肢イです。

解答　イ

厳選問題looks_4試験によく出るネットワーク構成を知っておこう

社内のネットワーク構成には、様々な形式がありますが、基本情報技術者試験では、よく出る定番の構成があります。　

それは、以下に示したように、DMZ（ = 非武装地帯）と内部セグメントの 2 つのネットワークをファイアウォールで区切る、という構成です。

ファイアウォールの役割

• 外部セグメント（インターネット）と内部セグメントの通信を禁止
• 外部セグメントと DMZ の通信、および内部セグメントと DMZ の通信を許可

構成のパターン

• 外部セグメントから直接利用される Web サーバ、メールサーバ、プロキシサーバ（代理人サーバ）などを DMZ に設置
• 重要なデータを持つデータベースサーバやユーザーが業務を行う端末（ PC ）を 内部セグメント に設置

外部セグメントからデータベースサーバを利用する場合は、 DMZ にある Web サーバを介して間接的に使うことになります。

内部セグメントにある端末からインターネットにアクセスする場合は、 DMZ にあるプロキシサーバを介して間接的にアクセスすることになります。

それでは、選択肢を見てみましょう。

この問題に登場するのは、Web サーバとデータベースサーバです。　Web サーバを DMZ に設置して、データベースサーバーを内部セグメントに設置する、と説明している選択肢ウが正解です。

解答　ウ

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厳選問題looks_5テストにおけるスタブとドライバの役割を知っておこう

基本情報技術者試験には、かなり地味な用語なのですが、よく出るものがあります。　この問題のテーマになっている「スタブ」と「ドライバ」は、その好例です。

日本語に直訳すると、スタブ（ stub ）は「木の切り株」という意味で、ドライバ（ driver ）は「運転手」という意味です。　これらは、プログラムのテストに関する用語です。

一般的に、1 つのシステムは、複数のモジュール（構成要素）に分けて開発されます。

モジュールには、上位モジュール（他のモジュールを使う側のモジュール）と、下位モジュール（他のモジュールから使われる側のモジュール）があります。

たとえば、 main というモジュールがあり、その中で sub というモジュールを使っている場合は、 main が上位モジュールで、 sub が下位モジュールです。

• モジュールを使うことを「呼び出す」と呼びます
• モジュールに渡して処理させるデータを「引数（ひきすう）」と呼びます
• モジュールが処理結果として返すデータを「戻り値」と呼びます

スタブ

上位モジュールを単独でテストするときには、テスト用の下位モジュールを作ります。　これが「スタブ」です。
スタブは、上位モジュールから渡された引数を表示や印字するので、引数の内容が適切であるかどうかを確認できます。

ドライバ

下位モジュールを単独でテストするときには、テスト用の上位モジュールを作ります。　これが「ドライバ」です。
ドライバは、下位モジュールから返された戻り値を表示や印字するので、戻り値の内容が適切であるかどうかを確認できます。

それでは、問題の選択肢を見てみましょう。

ア

スタブは、テスト対象の上位モジュールからの引数の表示や印字を行うので、選択肢アは不適切です。　

イ

スタブは、テスト対象の上位モジュールから呼び出されるモジュールなので、選択肢イは不適切です。　

ウ

ドライバは、テスト対象の下位モジュールを呼び出すモジュールなので、選択肢ウは不適切です。　

エ

ドライバは、引数を渡してテスト対象の下位モジュールを呼び出すので、選択肢エは適切です。　

したがって、選択肢エが正解です。

解答　エ

記事をお読みいただきありがとうございます。

もしも、一度解いただけでは、よくわからない問題があったなら、わかるまで何度でも練習してください。　「やるべき問題」は「わかるまでやるべき問題」だからです。

この厳選問題大全集が、受験者の皆様のお役に立てば幸いです。

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今回のテーマは、「通信ネットワーク」の計算問題です。

いくつかの過去問題を練習することで、伝送時間や回線利用率などの計算方法を見出すコツを覚えてください。

伝送時間を求める問題

最初の問題は、「伝送速度」と「データ量」から「伝送時間」を求める問題です。

伝送速度の単位が「ビット / 秒」で、データ量の単位が「バイト」で示されているので、「 8 ビット = 1 バイト」で、ビットとバイトのどちらかに単位をそろえる必要があります。ビットをバイトにするには、8 で割ります。バイトをビットにするには、8 倍します。計算が楽な方を選んでください。

ここでは、12 M バイトのデータ量を 8 倍して、12 M バイト = 12 × 8 = 96 M ビット にします。

さらに注目してほしいのは、「伝送路の伝送効率を 50 % とする」と示されていることです。これは、1.5 M ビット / 秒という伝送速度であっても、実際にはその 50 % しか利用できないという意味です。

したがって、実際の伝送速度は、

ということになります。

これで、計算のための数字がそろいました。伝送速度が 0.75 M ビット / 秒で、データ量が 96 M ビットです。さあ、どのように計算すればよいでしょう？

割り算することはわかっても、どっちをどっちで割ればよいか、悩んでしまうかもしれません。このような場合には、暗算でも計算できるシンプルな具体例を想定して考えてください。

以下のように計算して、答えは 128 秒（選択肢エ）です。

正解　エ

label 関連タグ: 伝送時間

回線利用率を求める問題

次の問題は、「伝送速度」と「データ量」から「回線利用率」を求める問題です。ここでも、簡単な具体例を想定して、計算方法を見出してみましょう。

それでは、問題に示された数字で計算してみましょう。

伝送速度は、10 M ビット / 秒です。ファイルのサイズは、平均 1 M バイトですから、ビット単位にすると 1 M バイト = 1 × 8 = 8 M ビットです。

さらに、このデータに 20 % の制御情報（宛先や差出人の情報など）が付加されるので、データ量は 8 M ビット × 1.2 = 9.6 M ビットです。このデータ量が、10 秒ごとに転送されます。

伝送速度が 10 M ビット / 秒なのですから、10 秒あれば（ 10 M ビット / 秒）× 10 秒 = 100 M ビットのデータを転送する能力があります。

ところが、実際には 9.6 M ビットしか転送しないのですから、回線利用率は、以下のように計算して、0.096 = 9.6 %（選択肢エ）になります。

正解　エ

バッファリング時間を求める時間

次の問題は、「符号化速度」と「データ量」と「通信速度」から「バッファリング時間」を求める問題です。

この問題のバッファリング時間とは、音声データの再生を開始する前に、ダウンロードを済ませておく時間のことです。

データの符号化速度（音声をデジタルデータに変換する速度）の方が、通信速度（データを送る速度）より速く、そのままでは再生が間に合わないので、データ量に合わせて、あらかじめいくらかのデータをダウンロードしておくのです。

ここでも、簡単な具体例を想定して、計算方法を見出してみましょう。

それでは、ここまでの計算方法を、問題に示された数字に当てはめてみましょう。

符号化速度が 192 k ビット / 秒
音声データが 2.4 M バイト = 2.4 M × 8 = 19.2 M ビット = 19200 k ビット
通信速度が 128 k ビット / 秒

です。以下のように計算して、バッファリング時間は 50 秒（選択肢ア）です。

正解　ア

伝送遅延時間を求める問題

最後の問題は、「距離」と「速度」から「時間」を求める問題です。

「時間 = 距離 ÷ 速度」に、問題の数字を当てはめてみましょう。

A 地点から衛星までの距離は 37,500 km で、電波の伝搬速度は 3 × 10⁸ m / 秒 = 300,000 km / 秒です。

したがって、以下のように計算して、時間は、0.125 秒です。

衛星での中継に 10 ミリ秒 = 0.01 秒かかり、衛星から B 地点までは、A 地点から衛星までの距離と同じなので、時間が 0.125 秒かかります。

したがって、合計時間（ A 地点から送信し始めたデータが B 地点に到達するまでの伝送遅延時間）は、0.26 秒（選択肢イ）です。

いかがですか？

「衛星」や「電波」などの言葉を見て難しく感じたかもしれませんが、計算方法は「家から学校まで」という小学校の問題と同じでした。

見かけに惑わされずに「絶対にできるはずだ！」という自信を持って、計算問題に取り組んでください。

正解　イ

以上、「通信ネットワーク」の計算問題の解き方を説明しましたが、十分にご理解いただけましたでしょうか。

もしも、すぐに理解できない問題があったなら、同じ問題を繰り返し練習してください。

基本情報技術者試験では、同じ問題が何度も再利用されているので、できない問題をできるようにすることが、必ず得点アップにつながるからです。

それでは、またお会いしましょう！

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ネットワークの問題は、午前問題で 7 問、午後問題で 1 問（平成30年度 春期）出題されています。

OSI 基本参照モデル～ TCP / IP

最初に押えておきたいのが TCP / IP に関する知識です。普段、特に意識することなく使っている “インターネット” で使われているプロトコルですね。

ただ、いきなり TCP / IP に入っていくのも得策ではなく、しっかりと、次の手順で基礎固めをしながら着実に進めていきたいところです。

基礎は丸暗記してなんぼです。

「酔って意識が無かったけど、なぜか家に帰っていた」ぐらいのことを可能にしてこそ基礎というもの。

暗記すべき対象が多いネットワーク分野ではなおさらです。まずはここから。

計算問題

次に押さえておきたいのは、午前問題の定番で、基本情報技術者試験でも、応用情報技術者試験でも、レベル 4 高度系のネットワークスペシャリスト試験でさえ、たまに出題される計算問題です。

午前問題の中にはいくつかのパターンの計算問題が出題されます。それをピックアップして、解答できるように理解しておきましょう。

午後で出題された時には “チャンス問題” になりますからね。

IP アドレスを勉強しているときに出てきますが、IP アドレスに関連する計算問題もありますからね。

2 進数を使った計算もできるようにしておきたいところです。

インターネット関連機器

最後は、インターネットを構成している関連機器や、そこで使用されているプロトコルに関する知識を押えておきましょう。

1. メールサーバ（ SMTP 、POP3 、IMAP4 ）
2. Web サーバ（ HTTP、SSL/TLS ）
3. DNS サーバ（ DNS ）
4. DHCP サーバ（ DHCP ）
5. 無線 LAN
6. ルーティングプロトコル
7. SDN と OpenFlow

午前の過去問題で浅くていいので広範囲のキーワードを覚える

ネットワークの分野も情報セキュリティ分野と同じで「覚えないといけないこと＝キーワード」が多いのが特徴です。

もちろん、しっかりとした理解も必要ですが、基礎になればなるほど “暗記していないと始まらない” という点もあります。

土台がしっかりしていれば、その上には立派な高層ビルを建てることができるので、しっかりと暗記していきましょう。

そういう意味では、単語帳を使った反復練習の効果はとても大きいと思います。

まとめ

情報セキュリティ分野の紹介のところで、情報セキュリティ分野の重要性について言及しましたが、その情報セキュリティ分野の…おおよそ半分は “ネットワークの知識” がベースになっていると言っても過言ではありません。

そのため、情報セキュリティ分野の学習に入る前に “ネットワーク分野” の基礎を固めておくとスムーズにセキュリティ分野の学習に入っていくことができます。

かくいう筆者も、以前勤務していた会社で、セキュリティ部門を立ち上げる時に参画したのですが、それまでに、当時ようやく企業が導入を始めたLAN（どんだけ古いんだよ笑）の設計や構築をやっていてネットワークの知識があったから、情報セキュリティも全く苦になりませんでした。

まずはネットワークから仕上げていくことをお薦めします。

• Step looks_one ：ネットワーク分野
• Step looks_two ：情報セキュリティ分野
• Step looks_3 ：システム監査、ITサービスマネージャ（運用）

もちろん同時進行でも構いません。完全に仕上がるのを待ってからでは遅くなりますし。

効率よく学習を進めるには順番も大事です。

意識してすすめていきましょう！

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