「応用情報技術者」タグアーカイブ

ネットワーク応用

情報処理技術者試験での学習内容

【応用情報・基本情報】
・インターネットで利用されている電子メールやWeb などの仕組み,特徴,機能を修得し,応用する。
・イントラネットとエクストラネットの仕組み,特徴を修得し,応用する。
・ネットワークOS の仕組み,特徴,機能を修得し,応用する。
・代表的な通信サービスの種類,特徴,機能,留意事項を修得し,応用する。
・モバイルシステムの仕組み,特徴を修得し,応用する。

【ITパスポート】
・インターネットの基本的な仕組みとサービスの特徴を理解する。
・通信サービスの特徴,伝送速度などを理解する。

(1)インターネット ITパスポート 基本情報 応用情報

1.電子メール

電子メールシステムはメールサーバとメールクライアントで構成されており,送信したメールはメールサーバからメールサーバへリレー方式で配送される仕組みであること,電子メールシステムの特徴,機能を理解する。

用語例:SMTP,POP3,IMAP4,MIME,base64

2.Web

WWW はインターネット上で提供されるハイパテキストのシステムであり,Web サーバとクライアント(Web ブラウザ)を利用してアクセスすること,Web ページはHTML,XML などのマークアップ言語で記述され,ハイパリンクで簡単に別のページを参照できることや,Web アプリケーションシステムの仕組み,特徴,機能を理解する。

用語例:HTTP,CGI,cookie,URL,セッションID

3.ファイル転送

FTP サーバとクライアントの仕組みやWeb への組込み方式の仕組み,特徴,機能を理解する。

用語例:アップロード,ダウンロード,TFTP(Trivial File Transfer Protocol)

4.検索エンジン

Web の環境で利用される代表的な検索エンジンの仕組み,特徴を理解する。

用語例:全文検索型,ディレクトリ型,ロボット型

(2)イントラネット 基本情報 応用情報

インターネットの技術を企業内ネットワークの構築に応用したイントラネットの仕組み,特徴,機能を理解する。

用語例:VPN,相手固定接続,プライベートIP アドレス,NAT

(3)エクストラネット 基本情報 応用情報

企業のイントラネットを相互接続したエクストラネットの仕組み,特徴,機能を理解する。

用語例:EC(Electronic Commerce:電子商取引),EDI

(4)ネットワークOS 基本情報 応用情報

ネットワーク管理や通信サービスの提供を専門に行うソフトウェアであるネットワークOSの仕組み,特徴,機能を理解する。

用語例:ピアツーピア形式,クライアントサーバ形式,NetWare

(5)通信サービス ITパスポート 基本情報 応用情報

代表的な通信サービスの種類,特徴,機能,利用条件,サービス選択上の留意事項を理解する。

用語例:専用線サービス,回線交換サービス,パケット交換サービス,フレームリレー,セルリレー,ATM,IP 電話,ADSL,xDSL,FTTH,衛星通信サービス,国際通信サービス,広域Ethernet,IP-VPN,ベストエフォート

(6)モバイルシステム 基本情報 応用情報

1.モバイル通信サービス

モバイル通信サービスの種類,特徴,サービス選択上の留意事項を理解する。

用語例:移動体通信事業者,仮想移動体通信事業者(MVNO:Mobile Virtual Network Operator),LTE,VoLTE,キャリアアグリゲーション,SIM カード

2.モバイルシステム構成要素

モバイルシステムの構成要素,特徴,機能を理解する。

用語例:基地局,フェムトセル,携帯端末(携帯電話,スマートフォン,タブレット端末ほか),テザリング

3.モバイル通信技術

無線LAN も含め,無線通信で用いられる基盤技術の特徴を理解する。

用語例:ハンドオーバ,ローミング,MIMO,省電力化技術(間欠受信,ドーマント(プリザベーション)ほか)

SNMP

この記事での学習内容 基本情報 応用情報

ネットワークを構成する機器を集中管理するためのプロトコルであるSNMP とMIB(Management Information Base:管理情報ベース)を使用したトラフィック解析方法を理解する。

用語例:SNMP エージェント,SNMP 管理ステーション,MIB(Management Information Base:管理情報ベース),get 要求,put 要求,trap 要求

SNMP(Sinple Network Management Protocol)

SNMPとは、ネットワークに接続された通信機器を管理するプロトコルのことです。

  • TCP/IPネットワークにおいて、ネットワーク管理を可能とします。
  • ネットワークに接続された通信機器をネットワーク経由で監視・制御します。
  • 監視対象にSNMPエージェントを置き、SNMP管理ステーションから監視します。

SNMPエージェント

SNMPエージェントとは、SNMPで監視される側に必要な仕掛けのことです。

  • 監視される側(PC、スイッチ、ルータなど)の仕掛けであり、SNMP管理ステーションとの情報交換を行います。
  • 管理用のデータベースであるMIBが組み込まれており、収集した情報を効率よく蓄積・管理できます。
  • SNMP対応機器にはあらかじめ組み込まれています。

SNMP管理ステーション

SNMPで監視する側の仕掛けであり、SNMPエージェントとの情報交換を行います。管理・監視する対象のMIBに基づき、適切な設定を行うことが出来ます。

MIB(Management Information Base:管理情報ベース)

SNMPエージェントに組み込まれている管理情報データベースのことです。

 

 

ネットワーク管理ツール

この記事での学習内容 基本情報 応用情報

ネットワーク管理に利用されているツールの機能,仕組みを理解する。

用語例:ping,ipconfig,arp,netstat

TCP/IPのトラブルシューティングツール

TCP/IPのトラブルシューティングには、TCP/IPユーティリティを利用します。主なOSにコマンドとして含まれています。

ネットワークで多いトラブルは、他のコンピュータと通信できないというものなので、TCP/IPユーティリティのコマンドを使用すると、コンピュータや周辺機器のどこで障害が発生しているかを切り分けて特定することが出来ます。

ping

コンピュータや周辺機器が正しく接続されているか(導通可否)と、通信にかかる時間(応答時間)を測定できます。

ipconfig

TCP/IPの構成情報を確認します。正しく設定されている場合には、IPアドレスやサブネットマスクなどの値が表示されます。

arp

ARPテーブルを表示および変更するためのコマンドです。ARPテーブルとは、IPアドレスとMACアドレスの対応情報です。

netstat

TCP/IPの通信状況を表示します。接続しているコンピュータの一覧やルーティングテーブルなどを表示することが出来ます。

 

ネットワーク運用管理

この記事での学習内容 基本情報 応用情報

  • 構成情報を維持し,変更を記録する構成管理の管理方法を理解する。
  • 障害の検出,分析,対応を行う障害管理の管理方法を理解する。
  • トラフィック量と転送時間の関係の分析などによる,ネットワークの性能の管理方法を理解する。

用語例:ネットワーク構成, バージョン, SDN ( Software-Defined Networking ),OpenFlow、情報収集,障害の切分け,障害原因の特定,復旧措置,記録、トラフィック監視

構成管理

構成情報を維持し、変更を記録することです。

  • ネットワーク構成の管理
    • 対象:コンピュータと周辺機器、ネットワーク機器:設定内容、接続図、購入日、リース期限など
    • アドレスの管理:無線LANアクセスポイントへの接続可能なMACアドレスの一覧、ローカルIPアドレスの採番ルールと付与済みアドレスの一覧、サブネットマスクなど
  • バージョン管理
    • ソフトウェア:コンピュータやルータ、ゲートウェイなどのOSやシェルの種類とバージョン、共有しているソフトウェアのバージョンなど
    • ドキュメント:構成管理で作成した文章のバージョンと更新履歴など

障害管理

障害管理とは、不具合の検出、分析、対応を行うことです。

性能管理

ネットワークの性能の分析と監視を行います。トラフィック量と転送時間の関係を分析し、ネットワークの性能を維持管理します。

また、トラフィックの監視も重要です。異常な通信の発見とネットワークの混雑の発生などを察知し、ネットワークのスループットの低下やレスポンスタイムの増大を防止します。

ネットワーク管理

情報処理技術者試験での学習内容

【応用情報・基本情報】
・ネットワーク運用管理の管理項目,管理方法を修得し,応用する。
・ネットワーク管理のためのツール,プロトコルの機能,仕組み,利用法を修得し,応用する。

(1)ネットワーク運用管理 基本情報 応用情報

1.構成管理

構成情報を維持し,変更を記録する構成管理の管理方法を理解する。

用語例:ネットワーク構成, バージョン, SDN ( Software-Defined Networking ),OpenFlow

2.障害管理

障害の検出,分析,対応を行う障害管理の管理方法を理解する。

用語例:情報収集,障害の切分け,障害原因の特定,復旧措置,記録

3.性能管理

トラフィック量と転送時間の関係の分析などによる,ネットワークの性能の管理方法を理解する。

用語例:トラフィック監視

(2)ネットワーク管理ツール 基本情報 応用情報

ネットワーク管理に利用されているツールの機能,仕組みを理解する。

用語例:ping,ipconfig,arp,netstat

(3)SNMP 基本情報 応用情報

ネットワークを構成する機器を集中管理するためのプロトコルであるSNMP とMIB(Management Information Base:管理情報ベース)を使用したトラフィック解析方法を理解する。

用語例:SNMP エージェント,SNMP 管理ステーション,MIB(Management Information Base:管理情報ベース),get 要求,put 要求,trap 要求

CORBA

この記事での学習内容 基本情報 応用情報

CORBA はプログラム言語やネットワークプロトコルに依存せず,異機種分散環境におけるシステム統合の基盤の考え方として利用できることを理解する。

用語例:分散オブジェクト技術,クライアント,オブジェクトサービス,リクエストアプリケーションオブジェクト

CORBA(Common Object Request Broker Architecture)

分散オブジェクト技術の代表です。OMG(Object Management Group)が制定した分散オブジェクト技術の仕様で、ネットワーク上に分散しているプログラム間で相互利用を可能にする規格です。

 

LAN とWAN のインタフェース

この記事での学習内容 基本情報 応用情報

イーサネット,無線LAN,ISDN,PRI(Primary Rate Interface:1 次群インタフェース),ATM など,LAN とWAN で使用される代表的なインタフェースの役割,機能を理解する。

用語例:10BASE-T,100BASE-TX,1000BASE-T,IEEE802.11a/b/g/n/ac

イーサネット

CSMA/CD方式を用いる、LANの世界標準です。IEEE802.3 委員会によって標準化されました。CSMA/CD方式を採用しているので、トポロジはバス型かスター型になります。その仕様を「●BASE▲」で表します。

10BASE-5

Thickケーブルを用いる、低速ですが伝送距離の長いバス型LANです。

  • 太い同軸ケーブルを利用する。
  • 通信速度:10Mbps(低速)
  • 最大伝送距離:500m(長距離)
  • 高コストで引き回し(敷設)が難しいがケーブルが丈夫で伝送距離が長いので工場などに向く。

10BASE-2

Thinケーブルを用いる、10BASE-5を簡易にしたバス型LANです。

  • 細い同軸ケーブルを利用する。
  • 通信速度:10Mbps(低速)
  • 最大伝送距離:185m(やや長距離)
  • 10BASE-5寄りは低コストで引き回しが楽だが、コストパフォーマンスは低く、ほとんど利用されていない。

10BASE-T

UTPケーブルを用いる、安価で扱いやすいスター型LANです。

  • UTP(より対線)ケーブルを利用する
  • 通信速度:10Mbps(低速)
  • 最大伝送距離:100m(短距離)
  • 短距離だが安価で扱いやすく、広く普及した。より高速な100BASE-TXなどに置き換えられつつある。

100BASE-TX

UTPケーブルを用いるファストイーサネットのスター型LANです。

  • カテゴリ5(高速用)のUTPケーブルを用いる。
  • 通信速度:100Mbps(やや高速)
  • 最大伝送距離:100m(短距離)
  • 高速用のケーブルにより、10BASE-Tを高速化した規格。下位互換性があり、急激に普及している。

100BASE-FX

光ファイバケーブルを用いる、ファストイーサネットのスター型LANです。

  • 光ファイバケーブルを用いる。
  • 通信速度:100Mbps(やや高速)
  • 最大伝送距離:20kmなど(超長距離)
  • 非常に高価だが、周囲の電磁波などによる影響を受けない。

1000BASE-TX

UTPケーブルを用いる、ギガイーサネットのスター型LANです。

  • カテゴリ5のUTPケーブルを用いる。
  • 通信速度:1Gbps(超高速)
  • 最大伝送距離:100m(短距離)
  • 100BASE-TXを超高速化した技術で、UTPケーブルよりもシールド付きケーブルが推奨されており、高価。

1000BASE-LX

光ファイバケーブルを用いる、ギガイーサネットのスター型LANです。

  • 光ファイバケーブルを用いる。
  • 通信速度:1Gbps(超高速)
  • 最大伝送距離:5kmなど(長距離)
  • 非常に効果だが、周囲の電磁波などによる影響を受けず、超高速なLANを長距離で安定して利用できる。

 

アプリケーション層のプロトコル

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

HTTP,SMTP,POP,FTP,DNS などの役割,機能を理解する。

用語例:TELNET,DHCP,IMAP,NTP,SOAP(Simple Object Access Protocol)

TCP/IPアプリケーション層のプロトコル

上位のアプリケーション層で働くプロトコルには、インターネットのWWWサービスでHTMLファイルのやり取りに用いられるHTTPや、電子メールのやり取りに用いられるSMTPやPOP3、ファイル転送用のFTPなどがあります。

HTTP(HyperText Transfer Protocol)

Webサーバとブラウザなどのクライアント間でのハイパテキストの送受信のプロトコルです。主に、HTML文書および関連する画像・音声・動画などを受け渡します。

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

メールサーバ間のメール転送のプロトコルで、メールクライアントからメールサーバへの転送(=メールの送信)に用いられます。

POP3(Post Office Protocol)

メールサーバからメールクライアントへのメール受信のプロトコルで、バージョン3のPOP3が主流です。基本的にすべてのメールを一括で受信し、サーバから削除します。

IMAP(Internet Message Access Protocol)

メールサーバにあるメールを受信したり、操作したりするプロトコルです。サーバにメールが残るので容量を圧迫しないように注意が必要です。

FTP(File Transfer Protocol)

FTPサーバとFTPクライアント間のファイル転送プロトコルです。片方のポートは制御用であるため、HTTPよりも効率の良い転送が可能です。

TELNET

TELNETサーバにTELNETクライアントから接続し、コマンドを入力することにより、サーバを遠隔操作するプロトコルです。遠隔地のコンピュータをインターネット経由で操作することが可能です。セキュリティ上、危険なプロトコルであり、利用には注意が必要です。

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

主に一時的に接続するコンピュータに対して、IPアドレスなどの接続情報を割り当てるプロトコルです。

NTP(Network Time Protocol)

時刻情報を提供し、時計合わせに用いるプロトコルです。NTPサーバから時刻情報を受け取り、NTPクライアントがそのコンピュータの内部時計を合わせます。

 

トランスポート層のプロトコル

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

TCP とUDP の役割,機能を理解する。

用語例:ポート番号

TCP/IPトランスポート層のプロトコル

TCP/IPトランスポート層はOSI基本参照モデルのトランスポート層に相当します。

TCP/IPトランスポート層に位置づけられているプロトコルには、TCP、UDPなどがあります。

TCP:Transmission Control Protocol
通信の信頼性を確保する代わりに低速。電子メールやWWWなどが用いる。
UDP:User Datagram Protocol
通信の信頼性よりも速度を優先する。ストリーミングやDNSなどが用いる。

ポート番号

ポート番号とは、パケットを渡すべきアプリケーションを区別する番号です。

例えば、Webサーバとメールサーバの両方が稼働しているパソコンに届いたパケットが電子メールデータなら、メールサーバに引き渡す必要があります。

このため、Webサーバは80番、メールサーバは25番など、アプリケーションを区別するためのポート番号がパケットヘッダに記載されています。

特にWebサーバの80番といった、多くのサーバで共通して用いられているポート番号をウェルノウンポート番号といいます。

以下の表は、代表的なウェルノウンポート番号です。

ポート番号プロトコルアプリケーション
20,21ftpファイル転送
23telnet遠隔操作
25smtpメール転送・送信
53dnsDNS
80httpWWW
110pop3メール一括受信
143imapメール受信・操作
443httpsセキュアWWW

TCPはパケットを送信する時に、宛先のポート番号をパケットに書き込んでIPに引き渡します。

IPはそのパケットに宛先IPアドレスを付け、下位のプロトコルに引き渡します。

ネットワーク層のプロトコル

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

IP の役割,機能を理解する。

用語例:IP アドレス,サブネットアドレス,サブネットマスク,物理アドレス,ルーティング,ユニキャスト,ブロードキャスト,マルチキャスト,ICMP(Internet Control Message Protocol),CIDR(Classless Inter Domain Routing),IPv6

TCP/IPインターネット層のプロトコル

IP:インターネットプロトコル。ネットワークとネットワークにおけるコンピュータや機器を識別するためのプロトコル。

他には、ネットワーク管理用のメッセージを返すプロトコルのICMPや、下位層と連携するARPやRARPなどがあります。

*ARPやRARPのように、複数の層にまたがるプロトコルもあります。

IPアドレス(IPアドレスv4)

TCP/IPを用いるネットワークでは、コンピュータやネットワークを識別するための番号であるIPアドレスを、各端末に重複しないように割り当てます。

IPアドレスは32ビットからなる識別番号です。通常は、わかりやすいように4つの10進数にします。32ビットの2進数を8ビットずつの4つのブロックに分け、ブロックごとに10進数に直し、ピリオドで区切って「192.168.10.1」のように表記します。

ネットワーク部とホスト部

IPアドレスは、32ビットを任意の位置で前後に区切り、前半部分をネットワーク部、後半部分をホスト部として使います。

ネットワーク部とは、ネットワークを識別するための番号です。ネットワーク部分の番号が同じIPアドレスは、同じネットワークに属する端末と見なされます。

ホスト部とは、ネットワーク内で端末(ホスト)を識別するための番号です。

ネットワーク部とホスト部を何ビットずつとするかは、ネットワークの規模によって変わります。ネットワーク部が長いほうが多くのネットワークを相互接続できます。一つのネットワークに多くの端末を接続する場合には、ホスト部のビット数を長く取ります。

なお、制約として、ネットワーク部がすべて1、またはすべて0になるアドレス、ホスト部がすべて1になる、またはすべて0になるアドレスは、別途用途が定められているため、使用できません。(例としては、下記のものなどがある。)

・サブネットマスク:ネットワーク部がすべて1かつホスト部がすべて0のアドレス
・ブロードキャスト:対象となるネットワークのホスト部をすべて1にしたアドレス

アドレスクラス

アドレスクラスは、IPアドレスを規模などに応じてA~Eに分割したものです。

クラスA:大規模ネットワーク用
先頭1ビットが0であるアドレス。(1.0.0.0~126.255.255.255)
第1オクテットがネットワーク部、第2~4オクテットがホスト部なので、大量のホストを含むネットワークを登録可能。
クラスB:中規模ネットワーク用
先頭2ビットが「10」であるアドレス。(128.0.0.0~191.255.255.255)
第1~2オクテットがネットワーク部、第3~4オクテットがホスト部なので、ネットワーク数もホスト数も多くを登録可能。
クラスC:小規模ネットワーク用
先頭3ビットが「110」であるアドレス。(192.0.0.0~223.255.255.255)
第1~3オクテットがネットワーク部、第4オクテットがホスト部なので、ホスト数の少ないネットワークを大量に登録可能。
クラスD:マルチキャスト用(特殊用途)
先頭4ビットが「1110」であるアドレス。
クラスE:実験用(特殊用途)
先頭4ビットが「1111」であるアドレス。

なお、クラスD、Eのアドレス(224.0.0.0以降)はコンピュータや機器に設定してはならないとされています。

サブネットアドレス

サブネットアドレスは、1つのネットワークを内部で分割して利用する仕組みです。クラスCでも1ネットワークにつき1~254の254アドレスあり、小規模ネットワークでは無駄な空きアドレスが多くなります。

そこでネットワークを柔軟に変更したい場合、ホスト部の上位ビットを用いて、ネットワークをさらに分割したのがサブネットです。

例えば、下図のようにクラスCのホスト部8ビットのうち、前半分の4ビットをサブネット部とすると、各14個のアドレスを持つ、14個のサブネットに分割ができる。(サブネット部も全1、全0の設定は不可)

サブネットマスク

サブネットマスクとは、ネットワーク部+サブネット部の長さを示すビット列です。

アドレスクラスは戦闘のビットで決まるので、ネットワーク部の長さは判別できます。しかし、サブネット部の長さがわからないので、そのために用いる情報です。

サブネットアドレスのネットワーク部+サブネット部を1で、ホスト部を0で示します。この方法をCIDR(Classless Inter Domain Routing)といいます。

ユニキャスト

単一のIPアドレス宛の通信

マルチキャスト

グループ化した複数のIPアドレス宛の通信で、クラスDのIPアドレスを用いる。

ブロードキャスト

ネットワーク内の全ての相手への通信で、IPアドレスを指定しない。

ICMP(Internet Control Message Protocol)

ICMPとは、ネットワーク管理用のメッセージを返すプロトコルです。パケットを用いて通信状況を調査し、結果をメッセージで返します。

ICMPにより動作するプログラムには以下のようなものがあります。

  • ping:指定したIPアドレスへの導通可否と応答所要時間を表示する。
  • traceroute:指定したIPアドレスへの通信経路を擬似的に表示する。

IPv6

従来から使われているIPアドレスはIPv4(バージョン4)ですが、インターネットの普及につれ、IPアドレスの数が不足するようになり、また、動画などの高速配信サービスなどが増え、より高品質な通信技術が必要になりました。このため、次世代IP技術として、IPv6が策定され、実用化が進められてきました。

32ビット長であるIPv4のIPアドレス数は約43億個ですが、IPv6のIPアドレスは128ビット長で、3.4×1038個という膨大な数のアドレスが利用できます。

また、IPv6にはパケットのヘッダ情報の中に認証機能を追加でき、暗号化機能を標準で備えているなど、優れたセキュリティ機能があります。