ITパスポートのネットワーク分野について詳しく解説【初心者必見!】

こんにちは、インフラエンジニアのryuです。

今回の記事はITパスポートのネットワーク分野について詳しく解説します。ITパスポートのネットワーク分野は範囲が広く難しい内容です。

結論から言うと、IPアドレスやLAN・WANといった基本用語を正しい順番で学べば、ネットワーク分野は得点源に変えられます。ネットワーク初心者の方に向けてITパスポートレベルの内容を解説します。

ネットワーク初心者の方、ITパスポートを受験しようと考えている方、必見です!

ITパスポートのネットワーク分野では何が出題される？¶

まず、ネットワークとは、PCがいくつも集まり通信を行う形態のことです。PC同士が通信するためには、様々な仕組み、技術があります。

ITパスポート試験では、こうした仕組みがテクノロジ系の分野から出題されます。試験全体は100問あり、そのうちテクノロジ系は45問程度を占めるので、対策の効果が大きい分野です。

ネットワーク分野で問われる主なテーマを表に整理しました。

こうして眺めると、覚えることが多くて不安になりますよね。しかし、1つ1つはつながりのある知識なので、順番に学べば無理なく理解できます。

ここからは、以前投稿した記事をロードマップ形式で紹介しながら、基礎から順番に解説していきます。

ネットワークの基礎をロードマップ形式で理解する¶

最初のステップは、ネットワークの土台になる4つの用語です。上から順に読み進めれば、知識が積み上がる構成にしています。

1.IPアドレスについて理解する¶

IPアドレスとは、PCの住所のことです。PC同士が通信を行うためには、このIPアドレスについての知識が必要不可欠です。

現在広く使われているIPv4アドレスは、192.168.1.1 のように数字を4つ並べた形式で表されます。それぞれの数字は0〜255の範囲で、全体として32ビットの情報です。

IPアドレスには、インターネット上で使うグローバルIPアドレスと、家庭や社内で使うプライベートIPアドレスの2種類があります。この2つを変換する仕組みがNATで、ITパスポートでも問われやすい用語です。

また、IPv4のアドレスが足りなくなってきたため、128ビットに拡張したIPv6という規格も登場しています。IPv4とIPv6の違いを問う問題も出題されるので、ビット数の違いを覚えておきましょう。

IPアドレスの概要を理解したら、知識を深堀しましょう。IPアドレスは 192.168.1.1/24 という形式で書かれることがあります。

この書き方をした場合、どのような意味を持つのかを理解しましょう。理解するためには、クラス、CIDRといった知識が必要です。

クラス、CIDRについては、クラスとCIDRを初心者向けにわかりやすく解説した記事を参考にしてください。

2.LANとWANとは？¶

IPアドレスを理解し、設定できるようになると小さなネットワークを構築することができます。その小さなネットワークがLANです。

そして、LANがいくつも集まりWANを構築します。家庭や会社の中のネットワークがLAN、離れた拠点同士をつなぐ広域のネットワークがWANというイメージです。

試験では、身近な事例がLANとWANのどちらに該当するかを問う問題が出題されます。LANとWANについては、LANとWANの違いを現役エンジニアが解説した記事で詳細を解説しています。

3.ネットワークを構築するための装置¶

複数のPCを接続するためにはHUBのようなネットワーク機器が必要になります。ネットワークを構築するためには、ネットワーク機器と呼ばれる装置が必要です。

wifiもネットワーク機器の一つです。そのほかにもルータやスイッチなど様々な機器があります。

代表的なネットワーク機器の役割を表にまとめました。

似た働きの機器でも、転送先の判断に使う情報が違う点がポイントです。スイッチはMACアドレス、ルータはIPアドレスを見てデータの行き先を決めています。

また、自分のネットワークから外部への出入り口となるルータを、デフォルトゲートウェイと呼びます。試験で頻出の用語なので、ルータとセットで覚えておきましょう。

4.MACアドレスについて理解する¶

MACアドレスとは端末に割り当てられる識別子のことです。IPアドレスとは異なるものです。

MACアドレスは48ビットの番号で、ネットワーク機器の製造時に割り当てられます。接続する場所を変えても変わらない、製造番号のようなものだとイメージしてください。

一方のIPアドレスは、接続するネットワークによって変わる論理的な住所です。この違いは選択肢の引っかけとして使われやすいので、しっかり区別できるようにしておきましょう。

MACアドレスもITパスポートでは良く出題されるので、理解しておきましょう。

頻出プロトコルとポート番号を押さえる¶

基礎用語の次は、プロトコルを学びましょう。プロトコルとは、PC同士が通信するときのルールや約束事のことです。

言語が違う人同士では会話が成り立たないように、PC同士もルールを揃えないと通信できません。プロトコルの基本は、プロトコルとは何かを初心者向けに解説した記事で詳しく説明しています。

ITパスポートで頻出のプロトコルを表にまとめました。

この中でも特に出題されやすいのが、DNSとDHCPです。DNSは www.google.com のような名前をIPアドレスへ変換する仕組みで、名前解決とも呼ばれます。

DHCPは、ネットワークへ接続したPCにIPアドレスを自動で配る仕組みです。自宅のPCやスマホが細かい設定なしで通信できるのは、DHCPのおかげなんですね。

メール系は、送信がSMTP、受信がPOPまたはIMAPという役割分担で覚えましょう。どの動作にどのプロトコルを使うかという形式で、繰り返し出題されています。

ポート番号でアプリケーションを識別する¶

プロトコルとセットで問われるのがポート番号です。IPアドレスがPCの住所なら、ポート番号はPCの中のどのアプリケーションと通信するかを示す番号になります。

たとえばHTTPは80番、HTTPSは443番と決まっています。ポート番号については、ポート番号をコマンドを打ちながら実践的に理解する記事で詳しく解説しています。

OSI参照モデルもあわせて理解する¶

プロトコルの学習とあわせて知っておきたいのが、OSI参照モデルです。OSI参照モデルとは、通信の機能を7つの階層に分けて整理した考え方のことです。

ITパスポートレベルでは、通信が階層ごとの役割分担で成り立っていることをつかめれば十分です。たとえばスイッチはデータリンク層、ルータはネットワーク層で動作する機器と整理できます。

先ほどのネットワーク機器の違いも、階層で考えるとすっきり理解できますよね。深く学びたくなった方は、TCP/IPの4階層モデルとの対応も調べてみてください。

無線LANとWi-Fiの基礎知識¶

近年の試験では、無線LANに関する問題もよく見かけます。スマホ時代の今は身近なテーマなので、得点しやすい分野ですよ。

無線LANの規格は、IEEE 802.11シリーズとして標準化されています。世代ごとにWi-Fi 4、Wi-Fi 5といった呼び名が付けられています。

試験対策としては、新しい世代ほど高速に通信できるという流れをつかんでおきましょう。周波数帯は、2.4GHzは障害物に強く遠くまで届き、5GHzは高速という特徴の違いがあります。

あわせて覚えたい用語がESSIDです。ESSIDとは無線LANのネットワークを識別するための名前で、Wi-Fi接続のときに一覧から選ぶアクセスポイント名がこれに当たります。

無線LANは電波でデータが飛ぶため、盗聴への対策として通信の暗号化が欠かせません。暗号化方式としてはWPA2やWPA3が出題されるので、名前を押さえておきましょう。

IoT・5Gなどシラバスに追加された新しい用語¶

ITパスポートのシラバスは定期的に改訂されており、近年はIoTやAIに関連する用語が大幅に追加されました。ネットワーク分野でも、新しい通信技術が出題範囲に含まれています。

IoTの文脈でよく登場するのがLPWAです。LPWAとは、省電力で広い範囲と通信できる無線技術のことで、電池で長期間動かすセンサーなどのIoT機器に向いています。

モバイル通信では5Gが重要用語です。5Gには高速大容量、低遅延、多数同時接続という3つの特徴があり、この組み合わせがそのまま問われます。

端末の近くにサーバーを置いてデータを処理する、エッジコンピューティングも押さえておきたい用語です。クラウドまでデータを送らずに済むため、通信の遅延を抑えられるという利点があります。

なお、2027年度春頃からITパスポート試験は出題分野の再編が予定されています。とはいえ、ネットワークの基礎が重要であることは今後も変わらないので、安心して学習を進めてください。

ネットワークとセキュリティはセットで学ぼう¶

ネットワーク分野と相性が良いのが、セキュリティ分野です。通信の仕組みを理解していると、セキュリティの問題も格段に解きやすくなります。

たとえばファイアウォールは、ネットワークの出入り口で通信を通すかどうかを判断する仕組みです。IPアドレスやポート番号の知識があると、動作のイメージが湧きやすいですよね。

VPNもネットワークと関わりの深い用語です。VPNとは、インターネットなどの回線上に仮想的な専用線を作り、暗号化によって安全に通信する技術のことです。

セキュリティ分野の頻出問題は、頻出するセキュリティ問題を初心者向けに解説した記事でまとめています。ネットワークの学習と並行して読むと、理解が深まりますよ。

ネットワークを構築してみよう！¶

理解したかどうかは、実際にネットワークを構築してみると分かります。PCを２台用意してLANケーブルで直接接続し、通信できるように設定してみましょう。

IPアドレスの設定、Pingでの確認ができるかどうか試してみましょう。2台のPCを通信させるためのIPアドレス設計など、今までの部分が理解できていれば、構築できると思います。

WindowsのPCであれば、コマンドプロンプトで次のコマンドを打つと自分のIPアドレスを確認できます。設定した内容が反映されているか、まずここでチェックしましょう。

ipconfig

イーサネット アダプター イーサネット:
   IPv4 アドレス . . . . . . . . . .: 192.168.1.10
   サブネット マスク . . . . . . . .: 255.255.255.0
   デフォルト ゲートウェイ . . . . .: 192.168.1.1

相手のPCと通信できるかどうかは、pingコマンドで確認します。次のように宛先から応答が返ってくれば、疎通の確認は成功です。

ping 192.168.1.20

192.168.1.20 に ping を送信しています 32 バイトのデータ:
192.168.1.20 からの応答: バイト数 =32 時間 <1ms TTL=128

基本情報技術者試験や、さらにその上の応用情報技術者試験、ネットワークスペシャリスト試験に挑戦する方は、ネットワーク機器を買って、中規模のネットワークを構築してみるとさらに知識が深堀できると思います。

私もネットワークスペシャリストを受験する前は、いくつものネットワークの構築をしていました。やはり、知識を定着させるためには、実際に構築するのが一番だと思います。

ITパスポートのネットワーク分野でよくある疑問¶

最後に、ネットワーク分野の学習で初心者の方がつまずきやすい疑問に答えていきます。気になるところから読んでみてください。

ネットワーク分野は捨てても合格できますか？¶

結論としては、捨てるのはおすすめしません。ITパスポートは1000点満点中、総合600点以上に加えて、分野別でもそれぞれ300点以上を取ることが合格の条件だからです。

ネットワークを含むテクノロジ系をまるごと捨てると、分野別の基準を下回るリスクが高まります。本記事のレベルを理解しておけば十分戦えるので、基本用語だけでも押さえておきましょう。

計算問題は出題されますか？¶

ネットワーク関連では、回線速度とデータ量から転送時間を求める計算問題が代表的です。数字を見ただけで飛ばしたくなりますが、パターンは決まっています。

注意点は、1バイトが8ビットであるという単位の変換です。過去問を数問解いて手順に慣れれば、確実に得点できるタイプの問題ですよ。

どうやって勉強すればいいですか？¶

まずは本記事のロードマップの順番で、用語をイメージとして理解するのがおすすめです。丸暗記よりも、住所のようなたとえと結びつけたほうが記憶に残ります。

用語を理解したら、過去問を繰り返し解いて出題パターンに慣れましょう。書籍でじっくり学びたい方には、TCP/IPのおすすめ参考書を紹介した記事が参考になります。

そもそもITパスポートを取る意味はありますか？¶

ITパスポートは、IT業界を目指す方の最初の一歩として意味のある資格です。ネットワークやセキュリティの基礎用語は、実務の会話にも毎日のように登場します。

資格の価値やメリットを詳しく知りたい方は、ITパスポートを取得するメリットを現役エンジニアが解説した記事もあわせて読んでみてください。

さいごに¶

今回の記事は、初心者の方に向けて、ネットワークを１から解説しました。今までの記事のまとめに加えて、プロトコルや無線LAN、IoT関連の新しい用語まで範囲を広げて紹介しました。

IPアドレスという住所を理解し、LANとWAN、ネットワーク機器、MACアドレスの順に学べば土台は完成です。そのうえでプロトコルとポート番号、無線LANまで押さえれば、ネットワーク分野の大部分をカバーできます。

今回紹介した部分を理解すれば、ITパスポートのネットワークの分野では、ほとんどの問題を回答することができます。試験勉強頑張ってください。