基本情報技術者 学習ページ|科目A・ネットワーク
通信プロトコル
通信では、階層ごとに役割を分け、多数のプロトコルを組み合わせます。OSI基本参照モデルとTCP/IP、IPアドレス、TCP・UDP、代表的な通信サービスの役割を整理します。
階層ごとの役割
OSI基本参照モデルは通信機能を7層に分けて考えるモデルです。下位から物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層で構成されます。
TCP/IPでは、リンク層、インターネット層、トランスポート層、アプリケーション層などにまとめて扱います。OSIの層数とTCP/IPの階層のまとめ方は同一ではないため、プロトコルを役割で対応付けます。
OSIは7層、TCP/IPは機能をまとめて扱う。
IPとサブネット
IPv4アドレスは32ビットで、ネットワーク部とホスト部に分けて使います。サブネットマスクは、どこまでがネットワーク部かを示し、CIDRでは192.0.2.0/26のようにプレフィックス長で表します。
通常のIPv4サブネットで、ホスト部がnビットならアドレス数は2^n個です。ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを端末には割り当てないため、利用可能なホスト数は通常2^n-2として求めます。
IPv4の通常のホスト数は2のホスト部乗-2。
TCPとUDPを区別
TCPはコネクション型のトランスポート層プロトコルで、到達確認、順序制御、再送制御などによって信頼性のある通信を実現します。正確な受け渡しを重視する通信に向きます。
UDPはコネクションレス型で、TCPのような再送や順序制御をプロトコル自身では行いません。その分、制御が簡潔で、UDPを使うとデータが失われると決まっているわけではなく、信頼性を上位側で補うこともできる点に注意します。
TCPは信頼性重視、UDPは制御が簡潔。
名前とアドレスを扱う
DNSはドメイン名とIPアドレスなどの対応を問い合わせる仕組みです。DHCPは端末にIPアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイなどの設定情報を自動配布します。
ARPはIPv4ネットワークで、同一リンク上の通信に必要なIPアドレスとMACアドレスの対応を求めるために使われます。NATはIPアドレスを書き換えて異なるアドレス空間の通信を仲介します。
DNS・DHCP・ARP・NATの役割を分けて覚える。
代表的な応用プロトコル
WebではHTTPが要求と応答によってコンテンツをやり取りします。電子メールの送信やメールサーバ間の転送にはSMTPが使われます。
受信側では、POP3はメールを端末へ取得して読む利用形態に向き、IMAPはメールをサーバ上で管理しながら複数端末から扱う利用形態に向きます。SMTPは送信、POP3とIMAPは受信側で利用と整理します。
SMTPは送信、POP3・IMAPは受信側。
本番の形で解いてみる
科目Aの形: 四肢択一(計算)(このページのために作った問題)
IPv4ネットワーク192.0.2.0/26で、ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを端末に割り当てない。利用可能なホストアドレス数は幾つか。
- 30個
- 62個
- 64個
- 126個
答えと解説を見る
正解: 62個
/26ではホスト部は32-26=6ビットです。アドレス総数64個からネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの2個を除くので62個です。
まちがえやすい点: 64個はサブネット内の全アドレス数であり、端末に割り当てられる数ではない。
科目Aの形: 四肢択一(表を読む)(このページのために作った問題)
次の表のP〜Rに入るプロトコルの組合せとして、最も適切なものはどれか。
| 層または役割 | プロトコル |
|---|---|
| アプリケーション層でWebの要求と応答を行う | P |
| トランスポート層で信頼性のある通信を行う | Q |
| インターネット層でパケットを宛先へ届ける | R |
- P=HTTP、Q=TCP、R=IP
- P=TCP、Q=HTTP、R=IP
- P=HTTP、Q=IP、R=TCP
- P=IP、Q=TCP、R=HTTP
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正解: P=HTTP、Q=TCP、R=IP
Webの要求と応答にはHTTP、信頼性のあるトランスポートにはTCP、ネットワーク間でパケットを届ける役割にはIPが対応します。
まちがえやすい点: HTTP・TCP・IPは一つの通信で組み合わせて使うため、担当する階層を混同しやすい。
科目Aの形: 四肢択一(このページのために作った問題)
社内LANに接続したPCが起動時にネットワーク設定を自動取得する。サーバからIPアドレスやデフォルトゲートウェイなどを配布するプロトコルはどれか。
- ARP
- DHCP
- DNS
- NAT
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正解: DHCP
DHCPは、端末へIPアドレスやサブネットマスク、デフォルトゲートウェイなどの設定情報を自動配布します。DNSは名前解決、ARPは同一リンク上のアドレス対応、NATはIPアドレス変換です。
まちがえやすい点: DNSも自動的に利用されることがあるが、IP設定を配布する役割ではない。
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