ネットワーク分野 - 学習帳＠Wiki

1. 回線接続サービス
2. インターネット接続機器
3. LAN間接続装置
4. LANのアクセス制御方式
5. IPアドレスの仕組み
6. 電子メールのプロトコル

回線接続サービス

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オフィス内のコンピュータどうしを通信回線で接続したLAN(Local Area Network)に対し、企業内や家庭内を超えて遠隔地を結ぶネットワークを、WAN(Wide Area Network)といいます。
常に大量のデータをやり取りする必要のある企業では、専用回線を導入することが多いのですが、小規模のオフィスや家庭などでは、インターネットへ接続する回線接続サービスを利用することが一般的です。

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①インターネットとISP

インターネットに接続するには、ISP（インターネットサービスプロバイダ）との契約が必要です。プロバイダは、複数のアクセスポイント（接続窓口）を持ち、そこへ接続することでインターネットへ入ることができます。そのほか、電子メールサーバやWebサーバの提供サービスなどがあります。回線接続サービス業者がISPのサービスも一括提供していることもあります。

②ベストエフォート型とギャランティ型

ADSLやCATVは、回線の混み具合によって通信速度が落ちてしまうことがあります。つまり、公表された速度は最高値であって、常にその速度が保証されるわけではありません。このようにネットワークサービスで、通信速度などのサービス品質を保証しないタイプをベストエフォート型、一方、品質が保証されるタイプをギャランティ型といいます。

Q&A

既存の電話回線（ツイストペア線）を利用して、上り下りの速度が異なる高速データ伝送を行うことができるネットワークサービスはどれか。

• ADSL
• CATVインターネット
• ISDN
• FTTH

解説

正解：ADSL

ADSL

従来のアナログ公衆回線を利用して、高速通信を行う技術である。データの送受信には音声帯域より高い4kHz以上の周波数帯を使うことで同時に通話とデータ通信が可能になる。データ送信より、データ受信で使用する周波数帯を広くしてあるため、上り（送信）より下り（受信）の通信速度のほうが速い。

CATVインターネット

テレビ放送用のケーブルを利用したインターネット接続サービス。アナログのテレビ映像とデータを周波数多重化して伝送を行う。CATV回線に接続しているパソコンユーザどうしで回線を分け合うため、込み合うと接続速度が遅くなる。

ISDN

ディジタル回線を利用したサービス。他の回線接続サービスに比べて通信速度（64kbps）はやや劣るが、音声や通信データの伝送用のチャンネルが１回線で２本用意されているので、電話をかけながらインターネットに接続したり、２本を同時に使って通信速度を上げるといったことが可能になる。

FTTH

高速なデータ通信を可能にする光ファイバーケーブルを家庭まで敷設して、電話、CATVなどを統合的に行う通信サービスの総称。

インターネット接続機器

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現在のブロードバンド通信の主流となっているのがADSLです。
従来からあるアナログ電話回線を使用しているため、導入コストが安く、電話とインターネット接続を併用できるのも魅力です。ただし、電話回線の収容局から遠ざかるほどノイズの影響で信号が減退し、通信速度が低下するという弱点があります。現在では、ISDN、FTTHなどが利用形態によって使い分けられています。

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①ADSLによる接続

ADSLは音声信号で利用されない高い周波数帯を用い、高速伝送を実現します。コンピュータのディジタルデータと電話回線のアナログデータを相互に変換する専用のADSLモデルが必要になるほか、音声信号とデータ信号が同じ回線上を流れるため、スプリッタという装置で分離します。

②ISDNによる接続

LANからISDN回線経由でインターネットにダイヤルアップ接続（外部への接続発生ごとにダイヤルしてつなげる方式）する場合は、ダイヤルアップルータを使います。このルータは接続要求があると自動的にダイヤルインして外部ネットワークへ接続します。ほとんどがTAやDSUの機能を併せ持っています。

Q&A

LANに接続されている複数のパソコンを、ISDNの１回線を使って、同時にインターネットに接続したい。これを実現するために不可欠な装置はどれか。

• スプリッタ
• ダイヤルアップルータ
• DSU
• TA（ターミナルアダプタ）

解説

正解：ダイヤルアップルータ

スプリッタ

ADSLのデータ信号と音声信号を分離する装置。スプリッタを使えばADSL接続で、インターネットをしながら通話をすることができる。

ダイヤルアップルータ

ダイヤルアップIP接続に使用するルータ。接続回線はISDN回線に限定される。外部ネットワークへの接続要求があったときに自動的にダイヤルして接続する。

DSU

データ回線終端装置（DCE）の一種。ディジタル伝送を行う場合に、信号を伝送に適した形式へ変換する装置である。

TA（ターミナルアダプタ）

パソコンの信号をISDNの信号に変換する装置。DSUを内蔵したものが多い。

LAN間接続装置

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LAN間接続装置は、ネットワークどうしを接続する用途に用いられます。機器によっては、体系が異なるネットワークも接続できます。
また、LANからWANといった接続も可能で、「インターネット」は、このようなネットワークが世界中で接続されたものです。

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①パケットによる送信

ネットワーク上を流れるデータは、パケット（小包みの意味）という単位に分割されて転送されます。パケットは、IPアドレス（インターネット上のコンピュータを識別するための番号）をもとに送信元へ届けられます。送信先ではパケットを組み立てて意味を持つデータとして受け取ります。そのほかパケットにはポート番号（通信用途を特定する番号）なども付加されています。

②ルータの経路選択機能

経路選択（ルーティング）とは、LANどうし、LANとインターネットなど、２つのネットワーク間に存在する回線経路の中から、転送速度などの面で最良のルートを選択することです。最短経路を選択するために、ルータの内部にアドレステーブル（ルーティングテーブルともいう）を持っており、これをもとに相手先のIPアドレスや次に渡すべきルータを知ります。

Q&A

LAN間接続装置のうち、トランスポート層以上のプロトコルを変換するLANシステム相互間でプロトコル変換を行うことができる機器はどれか。

• ゲートウェイ
• ルータ
• ブリッジ
• リピータ

解説

正解：ゲートウェイ

ゲートウェイ

OSI基本参照モデルのトランスポート層以上のプロトコルを変換する機能を持ち、ネットワークアーキテクチャやプロトコルの異なるLANどうしを接続する。

ルータ

IPアドレスを参照して、データを転送する経路の選択（ルーティング）を行う装置。OSI基本参照モデルのネットワーク層以下の、プロトコル体系が異なるLANどうしを接続する。

ブリッジ

OSI基本参照モデルのデータリンク層（第２層）でLAN間を接続する中継装置。アクセス方式の異なるLANどうしの接続に必要。ネットワーク機器の固有番号であるMACアドレスを参照して、データフレームをほかのセグメントに流すかどうかの判断を行う。

リピータ

OSI参照モデルの物理層（第１層）でデータ伝送路を中継する装置。伝送路が長くなると信号の減衰が起きるため、減衰した信号を増幅し中継する。リピータで接続されたLANは全体で１つのLANとして扱われる。

LANのアクセス制御方式

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LANは複数のコンピュータが共有しており、それぞれが勝手にデータを送ったとしたら、衝突が起こって壊れてしまいます。そのため、ある時点で送信できるコンピュータを１台に限定する必要があります。アクセス制御とは、どのコンピュータに送信権（伝送路の使用権）を与えるかを制御することです。

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①CSMA/CD方式の制御

CSMA/CD方式では、データを送信する場合、伝送経路上に他に送信中のノードがないことを確認してから送信を開始します。複数のノードが同時に送信を行い、衝突が発生した場合は、コンピュータごとに異なる時間間隔を空けてから再送します。

②トークパッシング方式の制御

伝送路上にトークン（送信許可証）と呼ぶフレームを１つだけ巡回させておき、このトークンを保有しているコンピュータだけが送信権を得る方式です。送信を行うコンピュータは、このトークン（フリートークン）を捕まえ、データを付けて伝送路へ送出します（フリートークンはビジートークンになるので他の送信者は捕まえられない）。宛先のコンピュータがデータを受け取り、送信元へ受け取った旨のトークンが届くと、送信元は再びフリートークンを送出して、送信が完了します。

Q&A

LANにおける媒体アクセス制御方式のうち、伝送媒体上でのデータフレームの衝突を検出する機能をもつ方式はどれか。

• TDMA方式
• CSMA/CD方式
• トークンパッシングリング方式
• トークンパッシングバス方式

解説

正解：CSMA/CD方式

TDMA方式

送信時間を分割（分割された時間をタイムスロットと呼ぶ）し、各コンピュータに送信権を与える決定的アクセス方式。端末は割り当てられた順番になるまでデータを送信することはできない。

CSMA/CD方式

あらかじめネットワークの使用状況を確認して、使用可能（伝送路上に伝送データが存在しない）であればパケットを送出する方式である。このとき、２台以上のコンピュータから同時にパケットが送出されてしまうと、ケーブルやハブ内部でパケットの衝突が発生する。

トークンパッシングリング方式

トークンパッシング方式のうちリング型ネットワークで送信権の制御に用いる。トークンパッシングバスとトークンパッシングリングはトポロジ（ネットワークの形態）が異なるが、共にトークンと呼ばれる送信権を獲得したコンピュータだけが送信できる方式のため、衝突は起こらない。

トークンパッシングバス方式

トークンパッシング方式のうちバス型ネットワークで用いる。バス上の端末（ノード）間で論理的なリンクを確立し、トークンを順番に受け渡していく方式。

IPアドレスの仕組み

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TCP/IPとはインターネットで用いられているプロトコル（取り決め）の体系です。用途に応じた数多くのプロトコルで構成され、インターネットに接続された世界中のコンピュータは、このプロトコルによってやり取りします。

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①IPアドレスの仕組み

TCP/IPネットワークでは、接続されているコンピュータに他と重複しないIPアドレスを割り当てることで識別します。32ビットで構成され、8ビットずつを10進数に変換し、ピリオドで区切って表します。
さらに、ネットワーク部とホスト部で区切り、意味を持たせています。１つのLANには、１つのネットワークアドレスが割り当てられ、LAN内のそれぞれのパソコンに、ホスト部の値が異なるIPアドレスを割り振ることで、各パソコンを識別します。

②グローバルIPアドレスとIPルーティング

LAN内部でやり取りをするなら、IPアドレスを自由に割り振っても問題ありません。ここで、LANの中でしか通用しないIPアドレスをプライベートIPアドレスと呼びます。ただし、インターネットに接続する場合には、グローバルIPアドレス（通常のIPアドレス＝世界で唯一のIPアドレス）が必要です。

Q&A

LANに接続されたパソコンに対し、そのIPアドレスをパソコンの起動時などに自動設定する際に用いるプロトコルはどれか。

• NAT（ナット）
• IPマスカレード
• DHCP
• FTP
• Telnet

解説

正解：DHCP

NAT（ナット）

プライベートIPアドレス（内部ネットワーク用のアドレス）とグローバルIPアドレス（インターネットで通用するアドレス）を変換する機能（１対１の対応）

IPマスカレード

１つのグローバルIPアドレスに複数のプライベートIPアドレスを対応させる機能。

DHCP

TCP/IPのLANに接続されたコンピュータに、あらかじめ設定されたIPアドレスの範囲から未使用のIPアドレスを自動的に割り振るサービスを提供するシステムおよびプロトコル。

FTP

ファイル転送を目的とするプロトコル。ネットワークを経由したファイル転送のほか、FTPサーバ内のファイルの検索、変更、追加、削除を行うことができる。

Telnet

ネットワークを経由して遠隔地にあるコンピュータを操作するためのプロトコル。遠隔地のコンピュータで行われた操作がネットワークを通じて送られ、受信側のコンピュータで伝えられた操作が実行される。

電子メールのプロトコル

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電子メールは、インターネット上で通信文のやり取りを行う仕組みです。送信したメールは、多数のコンピュータを経由して届けられます。このときプロトコルとして、メールの送信にはSMTP、受信にはPOP3が用いられます。

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①電子メールが届く仕組み

電子メールの送受信の仕組みは、まず送信者がメールサーバ（送信用）へメールを転送します。すると、メールサーバ上のプログラムにより、インターネット上の他のメールサーバへの転送が次々に行われ、受信者のメールサーバのメールボックスに届きます。
受信者は、自分のメールボックスにメールが届いていることを確認し、受信します。

②メールアドレスとドメイン名

メールアドレスの＠の後ろをドメイン名といいます。これは２進数で表されるIPアドレスの代わりに用いられるもので、人間にとって覚えやすい「インターネット上で重複のない名前」として付けられています。
このドメイン名とIPアドレスを対応づける名前解決のプロトコルや仕組みをDNSといいます。

Q&A

インターネットで使われるプロトコルで、クライアントがサーバのメールボックスから電子メールを取り出すときに使われるものはどれか。

• SMTP
• POP3
• MIME
• DNS
• ドメイン名

解説

正解：POP3

SMTP

利用者からメールサーバへの送信、またはメールサーバ間での電子メール転送に用いるプロトコル。

POP3

利用者がメールサーバから電子メールを受信するためのプロトコル。

MIME

電子メール上で画像や音声などを「添付ファイル」として扱うときに用いるプロトコル。MIMEに、暗号化機能を付加し、メールのセキュリティを高めたプロトコルをS/MIMEという。

DNS

TCP/IPネットワークで、ﾄﾞﾒｲﾝ名をIPアドレスへ変換したり、その逆の変換を行う名前解決の仕組み。

ドメイン名

インターネットのメールアドレスやWebページをURLに記述する宛名の名称。DNSによってIPアドレスと結び付けられ、ユーザは数字の羅列であるアドレスを使わず、わかりやすいドメイン名でインターネットを利用できる。