※ 本記事では、基本情報技術者試験の対策として私が勉強したことを備忘録的にまとめておきたいと思います。
少しでも参考になれば嬉しいです。
はじめに
さて今回は、基本情報技術者試験対策として、プロトコルとパケットについてまとめたいと思います。
特にプロトコルやOSI基本参照モデルは重要です。めちゃくちゃ問われます。
にしても覚えるのが大変なんですよね～。私も苦労しました。
特徴をしっかり頭に入れておき、役割はイメージできるようにしておきましょうね。
ちなみに私はこの参考書を使って勉強してました。
漫画形式で読みやすく、分かりやすい内容になっているため、無理なく学習を進められると思います。
過去問を解きまくり、不明点があれば参考書で知識を補う、このサイクルで試験対策するのが私のオススメです！
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少し内容が異なる部分もあるかもしれませんが、大まかには変わらないはずですので、安心して下さい。
プロトコル
プロトコル（Protocol）とは、コンピュータやネットワーク機器が通信する際の「約束事」や「規則」を指します。異なる機器間でデータの送受信を行う際に、どのようにデータをやり取りするかを定義することで、正確な通信を可能にしています。プロトコルの規定にはデータの形式、送受信の順序、エラー処理の方法などが含まれ、通信が確実かつ効率的に行われるための基盤となります。
プロトコルにはいくつかの種類があり、それぞれ異なる目的に応じて設計されています。以下は代表的なプロトコルの例です。
| プロトコル | 概要 |
|---|---|
| TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol） | インターネットの基本的な通信プロトコルであり、データの正確な送受信を保証します。TCPはデータの信頼性を確保する役割を担い、IPはデータの送信先を指定します。 |
| HTTP/HTTPS（HyperText Transfer Protocol / Secure HyperText Transfer Protocol） | Webページを閲覧する際に使用されるプロトコルです。HTTPSはHTTPにSSL/TLS暗号化を追加することで、安全な通信を提供します。 |
| FTP（File Transfer Protocol） | ファイルをサーバー間で転送するためのプロトコルです。データのアップロードやダウンロードに使用されますが、セキュリティ上の問題からSFTP（SSH File Transfer Protocol）などの暗号化されたプロトコルに置き換えられることが多くなっています。 |
| SMTP（Simple Mail Transfer Protocol） | 電子メールの送信に使用されるプロトコルです。POP3やIMAPと併用してメールの受信を管理することが一般的です。 |
★おまけ：SMTP
実は以前、SMTPについてまとめていますので、是非そちらもチェックです。
プロトコルは、データ通信を正常に行うために不可欠です。その役割は大きく分けて以下のように分類できます。
- データの形式化：
送受信されるデータのフォーマットを統一し、誤解を避ける。
- 通信手順の確立：
どの順序でデータを送るか、応答を返すかなどの通信手順を決定する。
- エラー処理の提供：
データが破損した場合や、通信が途切れた場合の対策を定義する。
プロトコルは階層構造で管理されることが多く、これを「プロトコルスタック」と呼びます。一般的なモデルとしては、OSI参照モデルとTCP/IPモデルがあり、それぞれ7層や4層に分かれています。これにより、特定の層のプロトコルだけを交換するなど、柔軟な通信制御が可能です。
OSI基本参照モデル
OSI基本参照モデル（Open Systems Interconnection Reference Model）は、異なるシステム間での通信を標準化するために開発された国際的な通信プロトコルの階層モデルです。このモデルは7つのレイヤーに分かれており、それぞれが特定の通信機能を担当することで、通信の効率化と問題の切り分けを可能にします。OSIモデルを理解することで、ネットワークのトラブルシューティングやプロトコルの設計・運用において大いに役立ちます。
| 階層 | 概要 |
|---|---|
| 第1層：物理層（Physical Layer） | データを送受信するための物理的な接続を提供します。具体的にはケーブルやハードウェア機器、電気的信号の伝送方式などが該当します。 例：イーサネットケーブル、光ファイバーケーブル |
| 第2層：データリンク層（Data Link Layer） | 物理層でのエラーを検出・修正し、データの正確な転送を保証します。また、データのフレーム化やMACアドレスの管理も行います。 例：スイッチ、MACアドレス |
| 第3層：ネットワーク層（Network Layer） | データを送信先まで届けるためのルーティングを担当します。IPアドレスを使用してデータの経路を決定します。 例：ルーター、IPプロトコル |
| 第4層：トランスポート層（Transport Layer） | データの信頼性を確保し、エラー検出や再送、フロー制御などを行います。プロトコルにはTCP（Transmission Control Protocol）やUDP（User Datagram Protocol）があります。 例：TCP、UDP |
| 第5層：セッション層（Session Layer） | 通信の開始から終了までのセッション管理を行います。データの同期や接続の確立、維持、切断を担当します。 例：セッションの再開やチェックポイント |
| 第6層：プレゼンテーション層（Presentation Layer） | データの形式を変換し、異なるシステム間でのデータの互換性を保ちます。データの暗号化や圧縮もこの層で行われます。 例：データ暗号化、文字コード変換 |
| 第7層：アプリケーション層（Application Layer） | ユーザーが直接操作するアプリケーションに関連する通信機能を提供します。HTTPやFTPなどのプロトコルが使用されます。 例：Webブラウザ、電子メールクライアント |
パケット
パケットとは、データ通信の際に使われる単位であり、大量のデータを小さなブロックに分割して通信するための仕組みです。
データを送信する際、1つの大きなデータをそのまま送るのではなく、パケットと呼ばれる小さな単位に分割して送ることによって、通信回線を効率的に使用することができます。
この方法は「パケット通信」と呼ばれ、現在のインターネットや携帯電話の通信で一般的に採用されています。
ネットワーク伝送速度
ネットワークの伝送速度は次の式で求められます。
伝送時間 = データ量 ÷ 回線速度ちなみに、理論値100%の伝送速度なんてものはありえません。まぁ想像できますよね？回線等の損失により少しは遅くなります。
例えば、「100 Mbps」の回線があり、伝送効率が「90%」であったとします。その場合、実際の伝送速度は以下のようになります。
100 Mbps × 0.9 = 90 Mbpsまぁ単純に効率分を掛け合わせてやるだけですね。
最後に
さて今回は、基本情報技術者試験対策として、プロトコルとパケットについてまとめました。
特に重要なプロトコルやOSI基本参照モデルはイメージできましたか？
冒頭でもお伝えしましたけどめちゃくちゃ問われるので必ず覚えておくようにしましょうね。
★プロトコル
コンピュータやネットワーク機器が通信する際の「約束事」や「規則」
★OSI基本参照モデル
異なるシステム間での通信を標準化するために開発された国際的な通信プロトコルの階層モデル
★パケット
データ通信の際に使われる単位であり、大量のデータを小さなブロックに分割して通信するための仕組み
以上！
前回まとめた記事も読んでもらえると嬉しいです！
基本情報以外の勉強記事も是非！
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過去問編
兎にも角にも過去問を解かないことには始まりません。解いて解いて解きまくりましょう！
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知識網羅編
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