ネットワークの要点とまちがえやすい点（ITパスポート試験 論点テキスト）

このページの論点

テクノロジ系｜技術要素｜13論点・要点89本・まちがえやすい点50本・式1本

• ネットワーク方式
  • LAN・WANと接続・通信方式の種類
  • ネットワーク機器の種類と役割
  • 有線・無線LANの規格とケーブル
  • 通信速度と伝送時間の計算
  • IoTの構成と関連する仕組み
• 通信プロトコル
  • 階層モデルとTCP・UDP
  • Web・メール・ファイル転送・時刻同期のプロトコル
  • ポート番号とDHCP
• ネットワーク応用
  • IPアドレスの種類とIPv6・NAT
  • サブネットマスクとMACアドレス
  • ドメイン名・DNS・URL
  • メールの宛先指定・Cookie・CDN
  • モバイル通信と通信サービス

ネットワーク方式

LAN・WANと接続・通信方式の種類

LANとWANの範囲の違い、専用線、パケット交換方式、P2P方式、VLANなど、ネットワークの構成と通信方式の区別を扱う。

要点

• LANは、同一の建物やフロア内など比較的狭い範囲を結ぶネットワークである。
• WANは、LAN同士を通信事業者の回線などで地理的に離れた地点間に接続した、広い範囲をカバーするネットワークである。
• 専用線は、特定の2地点間を他の通信と共用しない回線で結ぶ方式で、高いセキュリティと安定した品質が得られる反面、費用が高額になりやすい。
• パケット交換方式は、データを一定の大きさに分割して宛先などの制御情報を付け、回線を多数の利用者で共有して伝送する方式である。
• ピアツーピア方式は、サーバを介さず、対等な立場のコンピュータ同士が直接データを送受信する通信方式である。
• VLANは、物理的なケーブルの接続構成にかかわらず、スイッチの設定によってLANを論理的に複数のグループに分割する技術である。

まちがえやすい点

• 専用線は回線を占有する接続方式であり、公衆のインターネット回線上に仮想的な専用回線を構築するインターネットVPNとは異なる。
• クライアントサーバ方式はサーバに処理を集中させる方式であり、対等な立場の機器同士が直接やり取りするP2P方式ではない。
• VLANは論理的にグループ分けされたLANであり、地理的に離れた拠点間を結ぶ広域のWANとは別である。
• 回線交換方式は通信の間ずっと回線を占有する方式であり、パケットに分割する方式とは異なる。

ネットワーク機器の種類と役割

ルータ、スイッチングハブ、ブリッジ、ゲートウェイ、プロキシサーバといった機器が、どの情報をもとにどう中継するかを扱う。

要点

• ルータは、宛先のIPアドレスをもとに経路を選択し、異なるネットワーク間でデータを中継する機器である。
• スイッチングハブは、宛先MACアドレスを学習・記憶し、目的の機器が接続されたポートにのみデータを転送するため、全ポートへ送るリピータハブより効率が高い。
• ブリッジは、LANのセグメント同士をデータリンク層(MACアドレス)の情報で接続し、宛先が反対側にあるデータだけを中継する機器である。
• ゲートウェイは、異なるプロトコルのネットワーク同士を接続し、プロトコル変換を行って通信を仲介する機器・機能である。
• デフォルトゲートウェイは、宛先が自ネットワーク外のときに最初にデータを渡す中継機器(通常はルータ)のアドレスである。
• プロキシサーバは、LAN内のクライアントに代わってインターネット上のサーバへアクセスし、その結果をクライアントへ中継するサーバである。

まちがえやすい点

• リピータは信号を単純に増幅・整形して中継するだけの機器であり、MACアドレスに基づいて必要なデータだけを中継するブリッジではない。
• ルータはネットワーク同士をつなぐ中継装置であり、パソコン内で動作するアプリケーションの管理はOSの役割で、ネットワーク機器の機能ではない。
• ハブやスイッチングハブは同一LAN内で機器同士を接続する機器であり、異なるネットワーク間を中継するルータとは別である。
• モデムはデジタル信号とアナログ信号を相互変換する機器であり、プロトコル体系の異なるネットワークを接続するゲートウェイとは異なる。

有線・無線LANの規格とケーブル

光ファイバやイーサネット、PoE、SSID、2.4GHz帯、Bluetooth、QoSなど、LANを構成する規格や仕組みの特徴を扱う。

要点

• 光ファイバケーブルは、光の信号で情報を伝送するため電磁的なノイズの影響を受けにくく、長距離・大容量の通信に適している。
• イーサネットは、ケーブルの接続方式や伝送速度、通信のルールを定めた有線LANの規格の総称で、10BASE-Tや1000BASE-Tなど複数の規格がある。
• PoEは、LANケーブルで通信と給電を同時に行う技術で、電源工事なしに無線LANアクセスポイントやネットワークカメラを設置できる。
• SSIDは、無線LANでアクセスポイントを識別するために使われる名前であり、利用者は接続したいアクセスポイントのSSIDを選んで接続する。
• 2.4GHz帯は電波が回り込みやすく障害物に強く遠くまで届くが、電子レンジなど同じ帯域を使う機器の干渉を受けやすい。
• Bluetoothは、2.4GHz帯の電波で数m〜数十m程度の近距離にある機器同士を無線接続する規格で、ワイヤレスイヤホンやキーボードなどに使われる。
• QoSは、通信の種類ごとに優先度や帯域を制御し、重要な通信の品質を保つ仕組みである。
• WiMAXは、無線LANよりも広い範囲をカバーし、高速な通信ができる無線通信規格のひとつ。
• Wi-Fi Directは、アクセスポイントを介さず、対応する機器どうしが直接、無線LANで接続して通信できる仕組み。
• メッシュWi-Fiは、複数のアクセスポイントが網目状に連携し、広い範囲を1つのネットワークとして覆う無線LANの仕組み。
• WPSは、ボタンの操作やPINコードの入力だけで、無線LANの親機と子機の接続設定を簡単に行えるようにした規格。
• ESSIDは、無線LANのネットワークを識別するための名前。接続先を選ぶ際に使われる。

まちがえやすい点

• 同軸ケーブルやより対線は電気信号で伝送する金属製のケーブルであり、光で伝送する光ファイバケーブルとは別である。
• イーサネットは有線LANの規格であり、無線でLANを構築する規格であるWi-Fi(IEEE 802.11シリーズ)とは異なる。
• Bluetoothは数m〜数十m程度の近距離通信の規格であり、数cm程度のごく近距離で使われるNFCとは通信距離が異なる。
• 2.4GHz帯は障害物に強い反面で干渉を受けやすく、5GHz帯はその逆で干渉は少ないが障害物に弱い。

通信速度と伝送時間の計算

帯域幅とスループットの違い、バイトとビットの換算、伝送効率を踏まえた伝送時間の求め方を扱う。

要点

• 帯域幅は、回線が理論上伝送できる最大のデータ量(規格上の最大速度)を表す。
• スループットは、混雑や機器の性能などを経て実際の通信で得られる実効的な処理量であり、通常は帯域幅を上回らない。
• バイトで示されたデータ量は8倍してビットに換算し、ビット単位に揃えてから回線速度で割る。
• 伝送効率を考慮した実効速度は、回線速度に伝送効率を掛けて求める。
• 転送時間はデータ量÷実効速度で決まるため、速度が同じならデータ量が多いほど時間がかかる。

まちがえやすい点

• バイトをビットに換算せずに300÷20と計算すると、正しい120秒ではなく15秒という誤った値になる。
• 通信速度を上げても転送時間はデータ量に比例して変わるのであり、データ量にかかわらず一定にはならない。
• 帯域幅と実測速度は常に一致するわけではなく、規格上の最大である帯域幅と実際に得られるスループットとは別の値である。

式

• 伝送時間データ量(ビット)÷(回線速度×伝送効率)1バイト=8ビットで換算する

IoTの構成と関連する仕組み

IoTの基本要素、LPWA、コネクテッドカー、HEMSなど、モノがネットワークにつながる仕組みとその用語を扱う。

要点

• IoTデバイスは、情報を取得するセンサー、データを送受信する通信機能、物理的に動作するアクチュエータを基本要素として構成されることが多い。
• IoTは、家電や自動車、各種センサーなどのモノがインターネットに接続され、データの収集・送信や遠隔からの制御を行う仕組みである。
• LPWAは、消費電力を抑えつつ数kmから十数kmの広い範囲で低速・低頻度のデータ通信を行う無線通信技術の総称である。
• コネクテッドカーは、インターネットに常時接続され、走行データの収集・分析や遠隔からの車両状態の確認、ソフトウェアの自動更新などを行える自動車である。
• HEMSは、家庭内の家電製品や設備をネットワークでつなぎ、電力使用量の見える化や自動制御を行う家庭用のエネルギー管理システムである。
• IoTエリアネットワークは、IoTデバイスとIoTゲートウェイの間をつなぐ、比較的狭い範囲のネットワーク。

まちがえやすい点

• LPWAは低速・低頻度の通信を広範囲で行う技術であり、高速・大容量・低遅延を特長とする5Gとは志向する性能の方向性が異なる。
• HEMSは家庭、BEMSはビル、FEMSは工場、CEMSは地域全体を対象とするエネルギー管理システムであり、管理対象の範囲が異なる。
• ハイブリッドカーや電気自動車は動力源による分類であり、常時インターネット接続を特徴とするコネクテッドカーとは分類の観点が異なる。
• IoTデバイスの構成要素は、単なる入力装置の組合せやソフトウェア階層の分類だけでは十分に表せない。

通信プロトコル

階層モデルとTCP・UDP

OSI参照モデルとTCP/IPの階層構成、TCPの接続確立手順、UDPの特徴、IPやTCPが動作する層を扱う。

要点

• TCP/IPの階層モデルは、上位からアプリケーション層・トランスポート層・インターネット層・ネットワークインタフェース層の4階層で構成される。
• OSI参照モデルは、ISOが策定した、通信機能を物理層からアプリケーション層までの7つの階層に分けて標準化したモデルである。
• 3ウェイハンドシェイクは、TCPで通信開始前にSYN、SYN/ACK、ACKの3回のやり取りを行い、コネクションを確立する手順である。
• UDPは、コネクションを確立せず到達確認や再送制御を行わないため、TCPより処理が軽く低遅延であり、動画配信やオンラインゲームなどに使われる。
• TCPは、通信の信頼性を確保するプロトコルであり、トランスポート層に位置する。
• IPアドレスをもとにした宛先までの経路の決定はIPが担い、TCP/IPのインターネット層で行われる。
• セション層は、OSI基本参照モデルで、通信相手との一連のやり取りの開始から終了までを確立・維持・管理する層。

まちがえやすい点

• TCP/IPモデルは実際のインターネット通信で使われる4階層のモデルであり、7階層のOSI参照モデルとは構成が異なる。
• 「ISOモデル」や「IEEEモデル」はOSI参照モデルの一般的な呼称ではない。
• コネクションを確立し到達確認や再送制御を行うのはTCPの特徴であり、行わないUDPとは別である。
• ネットワークインタフェース層は同一ネットワーク内での実際の伝送を担い、経路の決定は行わない。

Web・メール・ファイル転送・時刻同期のプロトコル

HTTP、HTTPS、SMTP、POP、IMAP、FTP、NTPなど、通信の目的ごとに使い分けるプロトコルの役割を扱う。

要点

• HTTPは、WebブラウザとWebサーバとの間でHTML文書などのデータをやり取りするための通信プロトコルである。
• HTTPSは、HTTPにSSL/TLSによる暗号化の仕組みを組み合わせ、通信内容の盗聴や改ざんを防ぐ通信プロトコルである。
• SMTPは、電子メールをメールサーバへ送信したり、サーバ間で転送したりする際に用いられる通信プロトコルである。
• POPは、メールサーバに届いたメールを利用者の端末にダウンロードして取り込むための代表的な受信用プロトコルである。
• IMAPは、メールをサーバ上に残したまま操作する受信用プロトコルで、複数の端末から同じメールボックスの内容を同期して閲覧できる。
• FTPは、インターネットやLANを介して、サーバとクライアントの間でファイルを送受信するために使われる通信プロトコルである。
• NTPは、ネットワークに接続された機器同士で正確な時刻情報を同期させる通信プロトコルで、ログの時刻整合性の確保などに重要である。

まちがえやすい点

• POP3はメールを端末に取り込み、サーバ上のメールを基本的に端末側へ移動させる点が、サーバ上に残して操作するIMAPと異なる。
• SMTPはメールの送信・転送に、POPは受信に用いるプロトコルであり、送信と受信で役割が異なる。
• FTPやTelnetは平文で通信するプロトコルであり、暗号化の仕組みを備えたHTTPSとは暗号化の有無が異なる。
• ARPはIPアドレスからMACアドレスを求めるプロトコルであり、時刻の同期を目的とするNTPとは異なる。

ポート番号とDHCP

アプリケーションを識別するポート番号の範囲と、IPアドレスなどの設定を自動で割り当てるDHCPの役割を扱う。

要点

• ポート番号は、同じコンピュータ上で動作する複数のアプリケーションのうち、通信の宛先や送信元となるものを識別する番号である。
• ウェルノウンポートは、HTTPの80番やHTTPSの443番のように代表的なプロトコルに割り当てられた、0番から1023番までのポート番号の総称である。
• ダイナミックポート(エフェメラルポート)は、クライアント側が通信のたびに一時的に使用する49152番以降のポートである。
• TCP/IPでは、IPアドレスで通信相手のコンピュータを特定し、ポート番号でそのコンピュータ内の届け先のアプリケーションを指定する。
• DHCPは、ネットワークに接続する機器にIPアドレスなどの設定情報を自動的に割り当てる仕組みで、手動設定の手間を省ける。

まちがえやすい点

• MACアドレスは通信機器そのものを識別する番号であり、通信先のアプリケーションの識別を主目的とするポート番号ではない。
• ダイナミックポートはクライアントが一時的に使う番号であり、あらかじめ主要なプロトコル用に定められたウェルノウンポートとは範囲が異なる。
• DNSはドメイン名とIPアドレスを変換する仕組みであり、設定情報を自動的に割り当てるDHCPとは役割が異なる。

ネットワーク応用

IPアドレスの種類とIPv6・NAT

IPアドレスの役割、グローバルとプライベートの違い、IPv6への拡張、アドレス変換のNATを扱う。

要点

• IPアドレスは、インターネットなどのネットワーク上でコンピュータを一意に識別するために割り当てられる番号である。
• IPv6は、IPv4(32ビット)のアドレス枯渇問題に対応する次世代の規格で、アドレスの長さを128ビットに拡張している。
• グローバルIPアドレスは、インターネット上で直接通信するために必要で、世界で重複しないよう国際的な管理団体のもとで管理・割り当てされる。
• プライベートIPアドレスは、LAN内部で自由に使える内部専用のアドレスで、インターネットへ出る際はNATでグローバルIPアドレスに変換される。
• NATは、プライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスへ変換する技術で、限られたグローバルIPアドレスの有効活用と、内部ネットワークの構成を外部から見えにくくする効果がある。

まちがえやすい点

• MACアドレスはデータリンク層で扱う機器固有の物理アドレスであり、ネットワーク層で割り当てられるIPアドレスとは階層が異なる。
• プライベートIPアドレスは複数の組織で同じ値が重複して使われてもよく、インターネット上で一意性が保証されるグローバルIPアドレスとは別である。
• IPv4は現在も広く使われている従来の32ビットの規格であり、128ビットに拡張されたIPv6とは異なる。
• DHCPは設定の自動割り当て、DNSは名前の対応づけ、VPNは仮想専用回線の構築であり、いずれもアドレスの変換を行うNATではない。

サブネットマスクとMACアドレス

ネットワーク部とホスト部を分けるサブネットマスクと、機器固有のMACアドレスの違い、同じネットワークかの判定を扱う。

要点

• サブネットマスクは、IPアドレスのネットワークを識別する部分とホスト(機器)を識別する部分の境界を示す値である。
• MACアドレスは、NICなどの通信機器に製造時に割り当てられる世界で重複しない固有の識別番号で、同一LAN内での機器の識別に利用される。
• サブネットマスクが255.255.255.0のとき、IPアドレスの先頭3つの組がネットワーク部、最後の組がホスト部になる。
• サブネットマスクが255.255.255.0のとき、ネットワーク部が192.168.1で一致するアドレスは同じネットワークに属し、末尾のホスト部だけが異なる。
• IPアドレスはネットワーク上の住所に当たる番号であり、機器に焼き付いたMACアドレスと区別される。

まちがえやすい点

• デフォルトゲートウェイは外部ネットワークへの出入口となる機器のアドレスであり、ネットワークの境界を示すサブネットマスクとは役割が異なる。
• MACアドレスは利用者が接続のたびに決める一時的な番号ではなく、製造段階で割り当てられる固有の番号である。
• IPアドレスはネットワーク上の位置を示すために後から設定される番号であり、製造時に割り当てられるMACアドレスとは異なる。
• 192.168.1.10に対し、192.168.2.10は3つ目の組が異なり、10.0.1.10や172.16.1.10は先頭から異なるため、いずれも別のネットワークである。

ドメイン名・DNS・URL

ドメイン名とIPアドレスを対応づけるDNS、URLの各部分の意味、DNSとDHCPやHTTPSとの役割の違いを扱う。

要点

• DNSは、人が覚えやすいドメイン名と、通信に必要なIPアドレスとを相互に変換する仕組みである。
• URLの先頭の「https」はスキームと呼ばれ、通信に用いるプロトコルを表す。
• URLの「www.example.co.jp」は、サーバ(ホスト)を示すドメイン名である。
• HTTPSは、TLSによって通信内容を暗号化する方式であり、盗聴や改ざんへの対策が加わっている。

まちがえやすい点

• DNSはドメイン名とIPアドレスを対応づける仕組みであり、プライベートとグローバルのIPアドレスを相互に変換するNATではない。
• DHCPはIPアドレスやサブネットマスクなどを機器に自動で配る仕組みであり、ドメイン名を変換するDNSとは別である。
• 通信内容を暗号化せずにやり取りするのはHTTPであり、末尾のSがSecureを表すHTTPSとは異なる。
• URLの「index.html」は取得するファイル名、「co.jp」はドメイン名の一部であり、いずれもプロトコルを表す部分ではない。

メールの宛先指定・Cookie・CDN

To・Cc・Bccによるメールの宛先の見え方、Cookieによる利用者の識別、CDNによるコンテンツ配信の仕組みを扱う。

要点

• Bccは、指定した宛先アドレスが他の受信者には見えないように同時送信できる方式で、多数への一斉送信で互いのアドレスを知られないようにする目的などで使われる。
• メールのToやCcに並べたアドレスは、受信者全員に見える。
• Cookieは、WebサーバがブラウザにIDなどを保存させ再訪時に送り返させる仕組みで、ログイン状態の維持や利用者の識別に使われる。
• CDNは、コンテンツを世界各地に分散配置したサーバにキャッシュし、利用者に地理的に近いサーバから配信して表示速度の向上や負荷の分散を図る仕組みである。
• 同報メールは、同じ内容のメールを、複数の宛先に向けて一度の操作でまとめて送信すること。
• メーリングリストは、あらかじめ登録した参加者全員に、共通の1つのアドレス宛てに送ったメールが配信される仕組み。
• RSSは、ブログやニュースサイトなどの更新情報を、決まった形式で配信する仕組み。見出しや要約をまとめて取得できる。
• オンラインストレージは、インターネット上の保存領域を借りて、ファイルを保管・共有でき、複数の端末から利用できるサービス。

まちがえやすい点

• Ccは参考として送る宛先を指定する欄で、Ccに指定されたアドレスは他の受信者から見えるため、宛先を隠すBccとは別である。
• 面識のない相手への一斉送信でCCを使うと、メールアドレスという個人情報を漏えいさせる事故になり、宛先を隠すBCCとは扱いが異なる。
• 返信先(Reply-To)は返信を送ってほしいアドレスを別途指定する項目であり、宛先を他の受信者から隠すBccとは性質が異なる。
• キャッシュは再表示を速くする一時保存であり、訪問者を識別するために送り返されるCookieとは異なる。

モバイル通信と通信サービス

MVNO、ローミング、テザリング、5Gの特徴、VoIPなど、移動体通信と通信サービスに関する用語を扱う。

要点

• MVNOは、自社設備を持たず大手キャリアの回線を借りて格安SIMなどのサービスを提供する仮想移動体通信事業者である。
• ローミングは、契約事業者のエリア外で提携事業者の設備を借りて通信を継続できる仕組みで、国際ローミングが代表例である。
• テザリングは、スマートフォンなどのモバイル通信機能を使い、パソコンやタブレットなど他の機器をインターネットに接続できるようにする機能である。
• 5Gは、高速大容量通信(eMBB)、超低遅延通信(URLLC)、多数同時接続(mMTC)という3つの特徴を備えるよう設計された移動通信システムの規格である。
• VoIPは、音声データをデジタルのパケットに変換してIPネットワーク経由で伝送し通話する技術で、従来の固定電話網より通話コストを抑えられる場合が多い。
• 回線事業者は、通信回線の設備を自ら設置・保有し、通信サービスの基盤となる回線を提供する事業者。
• パケット通信は、データを小さな単位に分割し、宛先などの情報を付けて送受信する通信方式。回線を複数の利用者で共有できる。
• プラチナバンドは、障害物を回り込みやすく、建物の中にも届きやすい、携帯電話向けの周波数帯の通称。
• MIMOは、送信側と受信側の両方で複数のアンテナを使い、同時に複数のデータを送受信して通信を高速・安定させる技術。
• 光通信は、光ファイバーの中を光の信号で伝えてデータを送る通信方式。高速・大容量の通信ができる。
• キャリアアグリゲーションは、複数の周波数帯の電波を束ねて同時に使い、通信速度を高める技術。
• SIMカードは、携帯電話の端末に差し込んで使う、回線の契約者を識別する情報を記録した小さなICカード。
• MNPは、契約する通信事業者を変更しても、同じ電話番号を引き続き使えるようにする制度。

まちがえやすい点

• ハンドオーバは移動中の基地局の切替であり、提携先の設備を利用して通信を継続するローミングとは異なる。
• 低速通信や高遅延、少数同時接続などを特徴とする性質は、高速大容量・超低遅延・多数同時接続を目指す5Gの特徴ではない。
• ISPはインターネット接続事業者であり、大手の回線を借りて移動通信を提供するMVNOとは別である。
• ISDNは電話網を利用したデジタル通信サービスであり、IPネットワークを利用するVoIPとは通信の経路や仕組みが異なる。

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出典と作り方

この読み物は、IPA「ITパスポート試験 シラバス Ver.6.5」の中分類の順に、アプリ「ITウカール」の収録問題の解説をもとにアプリ製薬が作成したものです。公式の文章の転載ではありません。問題文・選択肢は載せていません。

• ITパスポート試験 シラバス Ver.6.5（IPA）