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ネットワーク・8/11・13分

ネットワークを支える管理系サービス

ゴール

DHCP・DNS・NTP・SNMP・RADIUS・SDN(OpenFlow)を役割で見分け、略語の選択肢問題で迷わず正解を選べるようになる。NTPの4つの時刻から時計のずれを計算できるようになる。

ネットワークは「住所を配る」「名前を調べる」「時計を合わせる」「見張る」「本人か確かめる」といった裏方のサービスで動いています。試験では、似た略語を4つ並べて役割と結び付けさせる問題が毎年のように出ます。役割で覚えれば確実に取れる得点源です。

このレッスンで稽古する(用語チェック・過去問)

結論:管理系サービスは「役割の動詞」で覚える

このレッスンの知識は、ほぼ全部が**「この役割のプロトコルはどれか」**という形で出ます。略語を丸暗記するより、**何をする係か(動詞)**とセットで覚えるのが近道です。

略語 役割(動詞) ひとことで
DHCP 配る IPアドレスなどの設定を自動で割り当てる
DNS 調べる ドメイン名・ホスト名 → IPアドレス
NTP 合わせる 機器の時計をタイムサーバに合わせる
SNMP 見張る ネットワーク機器の状態・障害情報を集める
RADIUS 確かめる 無線LANやVPNにつなぐ利用者を認証する
SDN(OpenFlow) まとめて操る 経路の制御をソフトウェアに集めて一括管理

PCが起動してWebサイトを見るまでの流れで見ると、DHCPとDNSの順番がつかめます。

flowchart LR
  A["PCの電源を入れる"] --> B["DHCPでIPアドレスをもらう"]
  B --> C["DNSで相手のIPアドレスを調べる"]
  C --> D["相手と通信を始める"]

DHCP:IPアドレスを自動で「配る」係(最頻出)

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)は、PCが起動したときなどにIPアドレスなどのネットワーク設定を自動で割り当てるプロトコルです。プロトコルとは、機器どうしの通信の約束ごとのことです。

たとえるならホテルのフロントです。チェックインした客(PC)に、空いている部屋番号(IPアドレス)を貸し出し、使い終われば回収して次の客に回します。だから利用者が手で設定しなくても、つないだだけでネットにつながります。

試験で出る言い回しは次の3つで、どれも答えはDHCPです。

  • 「IPアドレスを動的に割り当てる」
  • 「PCの起動時などに自動設定する」
  • 「使用されていないIPアドレスを割り当てる」

ひっかけの定番:同じ「アドレス」が付くARP(IPアドレス → MACアドレスを調べる)やNAT(プライベートIP ↔ グローバルIPを変換する、前のレッスンの内容)が並びます。「割り当てる・配る」ならDHCP、「調べる」ならARPやDNS、「変換する」ならNATです。

PCDHCPサーバ① IPアドレスなどの設定をください② 空いているIPアドレスを貸す③ 使い終わったら返すサーバが持つIPアドレスの状態空き貸出中回収②③空きに戻して、次のPCに回す
PCが起動するとDHCPサーバに設定を求め、空いているIPアドレスを借りる。使い終わって返ってきたIPアドレスは空きに戻り、次のPCに回る。

DNS:名前からIPアドレスを「調べる」係(最頻出)

DNS(Domain Name System)は、ドメイン名やホスト名とIPアドレスを対応付ける仕組みです。名前からIPアドレスを調べることを名前解決といいます。

たとえるならスマホの連絡先です。人は「山田さん」という名前で電話をかけますが、実際に発信されるのは電話番号です。同じように、人は「example.co.jp」と打ち、裏でDNSがIPアドレスを調べてくれます。

試験の言い回しは「ホスト名をIPアドレスに変換する」「通信相手のIPアドレスを問い合わせる」です。「変換」という言葉が出てもNATと混同しないこと。名前 → IPアドレスならDNSです。

特に間違えやすいのがARPとの区別です。

DNS ARP
何から ドメイン名・ホスト名 IPアドレス
何を調べる IPアドレス MACアドレス(機器固有の番号)
使う場面 インターネット上の相手を探す 同じLAN内で実際に届ける相手を探す
PCDNSサーバ相手のサーバexample.co.jp は?IPアドレスはこれそのIPアドレスあてに通信を始める人は名前、通信はIPアドレス名前→IPアドレスを調べる=名前解決
人は名前で相手を指定し、裏でDNSサーバがIPアドレスを調べて返す。実際の通信はそのIPアドレスあてに行う。

略語の見分け表:選択肢に並ぶ「ハズレ」役の正体

選択肢には、正解と字面の似た略語が必ず混ざります。ハズレ役の正体を知っておけば、消去法でも解けます。

略語 正式名称 役割
ARP Address Resolution Protocol IPアドレス → MACアドレス
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol IPアドレス等の自動割当て
DNS Domain Name System 名前 → IPアドレス
NAT Network Address Translation プライベートIP ↔ グローバルIP
NTP Network Time Protocol 時刻同期
NNTP Network News Transfer Protocol ニュース記事の転送
RTP Real-time Transport Protocol 音声・映像のリアルタイム転送
RIP Routing Information Protocol 経路制御(ルーティング)
ICMP Internet Control Message Protocol エラー通知・疎通確認(ping)
SMTP Simple Mail Transfer Protocol 電子メールの送信・転送
SNMP Simple Network Management Protocol ネットワーク機器の管理
FTP File Transfer Protocol ファイル転送
PPP Point-to-Point Protocol 2点間の接続(ダイヤルアップ等)
LDAP Lightweight Directory Access Protocol ディレクトリサービスへのアクセス

NTPとNNTP、NTPとRTPは字面が似ていて、3つとも T を含みます。**NTP の T は Time(時刻)、NNTP の T は Transfer(ニュースの転送)、RTP の T は Transport(音声・映像の転送)**です。Time の T をもつのは NTP だけなので、時刻の問題なら NTP を選びます。

SMTPとSNMPも1文字違いです。SMTP は Mail(メール)、**SNMP は Network Management(ネットワーク管理)**です。

NTP:機器の時計をタイムサーバに「合わせる」係

NTP(Network Time Protocol)は、タイムサーバ(正確な時刻を配るサーバ)を基準に、ネットワーク上のPCやサーバの時計を合わせるプロトコルです。時計がずれていると、ログの前後関係が分からなくなり、障害調査や不正アクセスの追跡ができません。

ひっかけの定番は「時刻に関係ありそうな別の用途」です。応答時間の測定、ファイルの更新時刻で最新かどうかを判断する、メールの受信時刻を比べる、などはどれもNTPの用途ではありません。NTPは時計そのものを合わせるためのものです。

ずれの計算(出題は少なめ):PCは4つの時刻(自分の送信・サーバの受信・サーバの送信・自分の受信)から、サーバとの時計のずれを計算します。行きと帰りの伝送遅延が等しいと仮定するのがポイントです。

  • 式:ずれ = {(サーバ受信 − PC送信) + (サーバ送信 − PC受信)} ÷ 2
  • 結果がマイナスならPCが進んでいる、プラスならPCが遅れている

手順は下の例題で確認してください。

サーバPC時間サーバ受信サーバ送信PC送信PC受信行き帰り遅延は同じと仮定アイア = サーバ受信 − PC送信= ずれ + 遅延イ = サーバ送信 − PC受信= ずれ − 遅延ずれ = (ア + イ) ÷ 2足すと遅延が打ち消し合う結果の読み方マイナスPCが進んでいるプラスPCが遅れている
アは行きの区間、イは帰りの区間の時刻の差。アは「ずれ+遅延」、イは「ずれ−遅延」になるので、足して2で割ると遅延が消えてずれだけが残る。

SNMP と RADIUS:「見張る」係と「確かめる」係

SNMP(Simple Network Management Protocol)は、ルータやスイッチなどのネットワーク機器の構成や障害の情報を集めて管理するプロトコルです。管理する側(マネージャ)が機器の中にある管理情報(MIB)を取りに行ったり、機器が異常を知らせたりします。選択肢の「ネットワーク管理プロトコル」「障害時の情報収集」はSNMPです。

RADIUS(Remote Authentication Dial In User Service)は、無線LANやVPNに接続する利用者を認証するための認証サーバの仕組みです。ひっかけはDES(暗号方式)、DNS(名前解決)、IDS(侵入を検知する仕組み)です。「利用者の認証」と見たらRADIUSです。

LANアナライザ:便利だが「盗聴」に使える道具

LANアナライザは、ネットワークを流れるパケット(小分けにされたデータ)を取り込んで中身を表示する、障害調査の道具です。スイッチのミラーポート(ほかのポートを流れる通信のコピーを出すポート)につないで使います。

留意点の正解はいつも同じで、パケットの中身が見えるため、盗聴などに悪用されないよう管理することです。ミラーポートはコピーを受け取るだけなので、次の選択肢は誤りです。

  • 「アナライザがパケットを破棄する」→ 破棄しない
  • 「測定のためにLANケーブルを抜く・切断する」→ 抜かない
  • 「保管場所と使い方を利用者に周知する」→ むしろ悪用されないよう管理する側の話

SDN(OpenFlow):経路の制御をソフトウェアに集める

SDN(Software-Defined Networking)は、ネットワーク機器がもつ2つの機能を論理的に分離する技術です。2つとは、経路を決める制御機能と、決まった経路どおりにデータを送る転送機能です。制御はSDNコントローラというソフトウェアに集め、機器は転送に専念させて、ネットワーク全体を一元的・集中的に制御します。

その代表的な規格がOpenFlow(ONFが標準化を進めるプロトコル)です。「SDNを実現する代表的な規格は?」と聞かれたらOpenFlowを選びます。

説明文を選ぶ問題では、似た技術の説明が並びます。

選択肢の説明 正体
制御と転送を分離し、コントローラで集中制御 SDN(正解)
管理ステーションがMIBを定期取得して監視 SNMP
機器どうしが経路情報を交換して経路を決める ルーティングプロトコル(RIPなど)
制御と転送の機能をもつソフトを仮想環境で動かす NFV(ネットワーク機能の仮想化)
コンテンツを効率よく配るサーバの配置 CDN
ループを防ぐ スパニングツリープロトコル

見分けのキーワードは**「分離」+「コントローラ(ソフトウェア)で集中制御」**の2点セットです。機器どうしが話し合って決める方式は、SDNの逆(分散型)です。

従来:機器ごとに経路を決める制御転送制御転送制御転送機器どうしが話し合って経路を決める(分散型)SDN:制御と転送を分離して集中制御SDNコントローラ制御(経路を決める)機器転送だけ機器転送だけ機器転送だけ代表的な規格:OpenFlowネットワーク全体を一元的に制御する
従来は機器ごとに制御と転送を持つが、SDNでは制御をSDNコントローラに集め、機器は転送だけを行う。
例題 1

NTPの4つの時刻からPCの時計のずれを求める

図は NTP による時刻合わせの基本的な仕組みを表している。NTP サーバからの応答には,NTP サーバでの問合せ受信時刻と,応答送信時刻が含まれており,PC は図に示した四つの時刻からサーバ時刻とのずれを計算する。このとき,PC の内部時計は NTP サーバの時計と比べてどれだけずれているか。ここで,伝送遅延は問合せと応答で等しいものとする。また,図中の時刻は,PC と NTP サーバのそれぞれの内部時計の時刻であり,aa:bb:cc.dddddd は aa 時 bb 分 cc.dddddd 秒(dddddd はマイクロ秒)を表す。
シーケンス図。左に PC,右に NTP サーバの時間軸(縦線)。 ・PC:問合せ送信時刻 aa:bb:cc.000100 → 「問合せ」→ NTP サーバ:問合せ受信時刻 aa:bb:cc.000200 ・NTP サーバ:応答送信時刻 aa:bb:cc.000400 → 「応答(問合せ受信時刻,応答送信時刻を含む)」→ PC:応答受信時刻 aa:bb:cc.000900

ア 100 マイクロ秒進んでいる。
イ 200 マイクロ秒進んでいる。
ウ 500 マイクロ秒進んでいる。
エ 700 マイクロ秒進んでいる。

出典:平成28年度 秋期 基本情報技術者試験 午前 問34

解き方と答えを見る
  1. 4つの時刻をマイクロ秒の部分だけ書き出す(aa:bb:ccは共通なので無視できる)。PC送信 T1=100、サーバ受信 T2=200、サーバ送信 T3=400、PC受信 T4=900。
  2. 行きの差を求める:T2 − T1 = 200 − 100 = 100。
  3. 帰りの差を求める:T3 − T4 = 400 − 900 = −500。
  4. ずれ = (行きの差 + 帰りの差) ÷ 2 = (100 + (−500)) ÷ 2 = −400 ÷ 2 = −200。
  5. 符号を読む:ずれは「サーバの時刻 − PCの時刻」の意味なので、マイナスはPCの時計がサーバより進んでいることを表す。よってPCは200マイクロ秒進んでいる。
  6. 検算(遅延で確かめる):往復にかかった時間は T4 − T1 = 900 − 100 = 800。そのうちサーバ内での処理時間は T3 − T2 = 400 − 200 = 200。伝送にかかった時間は 800 − 200 = 600 で、片道は 600 ÷ 2 = 300。
  7. PCが100で送った問合せは片道300かかるので、PCの時計で400に届いたはず。サーバの時計では200なので、PCは 400 − 200 = 200 だけ進んでいる。手順5と一致する。

答え:イ:200マイクロ秒進んでいる。片道遅延(300)や往復時間(800)をずれと取り違えないこと、符号(マイナス=PCが進んでいる)の向きを逆にしないことが要点。

要点(試験直前に読む)

  • 配る=DHCP(IPアドレスの自動割当て)、調べる=DNS(名前→IPアドレス)、合わせる=NTP(時刻同期)。
  • ARPは「IPアドレス→MACアドレス」。DNSの「名前→IPアドレス」と出発点が違う。
  • 見張る=SNMP(機器の構成・障害情報の収集)、確かめる=RADIUS(無線LAN・VPNの利用者認証)。
  • LANアナライザの留意点は「パケットの中身が見えるので盗聴に悪用されないようにする」。
  • SDNは「制御と転送を分離」+「コントローラで集中制御」。代表規格はOpenFlow。
  • NTPのずれ={(サーバ受信−PC送信)+(サーバ送信−PC受信)}÷2。マイナスならPCが進んでいる。

ひっかけ

  • 「アドレス」が付く選択肢の混同:割り当てるならDHCP、IP→MACならARP、名前→IPならDNS、プライベート↔グローバルならNAT。
  • T を含む略語の混同:NTP の T は Time、NNTP は Transfer、RTP は Transport。時刻同期は NTP だけ。SMTP(メール)と SNMP(ネットワーク管理)の1文字違いにも注意。
  • NTPの用途で「応答時間の測定」「ファイル更新時刻で最新判定」など時刻に関係する別機能を選ばせる。NTPは時計そのものを合わせるだけ。
  • NTPの計算で、片道遅延や往復時間をそのままずれと答えさせたり、進み・遅れを逆にさせたりする。式の結果の符号まで必ず確認する。
  • SDNの説明問題でSNMP(MIBの取得)、ルーティング(機器どうしの経路交換)、NFV(仮想化)の説明が並ぶ。「分離」と「コントローラによる集中制御」がそろっているものを選ぶ。

用語(16)

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
PCの起動時などに、IPアドレスなどのネットワーク設定を自動で割り当てるプロトコル。
⚠ ARP(IPアドレスからMACアドレスを調べる)、NAT(アドレスを変換する)。「割り当てる・配る」ならDHCP。
DNS Domain Name System
ドメイン名やホスト名とIPアドレスを対応付け、名前からIPアドレスを調べる仕組み。
⚠ ARPは「IPアドレス→MACアドレス」。DNSは「名前→IPアドレス」。
名前解決 なまえかいけつ
ドメイン名やホスト名から、通信に使うIPアドレスを求めること。
ARP Address Resolution Protocol
IPアドレスから、同じLAN内の機器のMACアドレスを調べるプロトコル。
⚠ DNS(名前→IPアドレス)。ARPの出発点はIPアドレス。
NTP Network Time Protocol
タイムサーバを基準に、ネットワーク上の機器の時計を合わせるプロトコル。
⚠ NNTP(T=Transfer、ニュース転送)、RTP(T=Transport、音声・映像の転送)。T が Time なのはNTPだけ。
タイムサーバ タイムサーバ
正確な時刻を保持し、NTPで他の機器に時刻を配るサーバ。
NNTP Network News Transfer Protocol
ネットニュースの記事を転送するプロトコル。
⚠ NTP(時刻同期)。Nが1つ多い方がニュース。
RTP Real-time Transport Protocol
音声や映像をリアルタイムで転送するためのプロトコル。
⚠ NTP(時刻同期)。Real-time(リアルタイム)という語に引っぱられて時刻と取り違えない。
SNMP Simple Network Management Protocol
ネットワーク機器の構成や障害の情報を集めて監視・管理するプロトコル。
⚠ SMTP(メール送信)。SNMPのNMはNetwork Management。
MIB Management Information Base
SNMPで管理される、各ネットワーク機器がもつ管理情報のデータベース。
⚠ MIBの定期取得による監視はSNMPの説明であり、SDNの説明ではない。
RADIUS Remote Authentication Dial In User Service
無線LANやVPNに接続する利用者を認証するための認証サーバの仕組み。
⚠ DES(暗号方式)、IDS(侵入検知)、DNS(名前解決)。「利用者の認証」ならRADIUS。
LANアナライザ ランアナライザ
ネットワークを流れるパケットを取り込んで内容を表示する、障害調査用の装置やソフトウェア。
⚠ パケットを破棄したりケーブルを抜いたりはしない。中身が見えるので盗聴に悪用されないよう管理が必要。
ミラーポート ミラーポート
スイッチの他のポートを流れる通信のコピーを出力するポート。
SDN Software-Defined Networking
経路を決める制御機能とデータの転送機能を論理的に分離し、ソフトウェアでネットワーク全体を集中制御する技術。
⚠ NFV(ネットワーク機能を仮想環境で動かす)、SNMP(機器の監視)、ルーティングプロトコル(機器どうしで経路を決める)。
OpenFlow オープンフロー
SDNを実現する代表的なプロトコルで、ONFが標準化を進めている。
⚠ SNMPやスパニングツリープロトコルはSDNの規格ではない。
SDNコントローラ エスディーエヌコントローラ
SDNで経路制御を担い、転送機能をもつスイッチなどを一元的に管理するソフトウェア。

このレッスンの過去問

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