共通テスト情報Ⅰ・5-2

プロトコルと階層モデルの一問一答

共通テスト「情報Ⅰ」の「ネットワークとデータの活用」から、プロトコルと階層モデルに関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。

問15-2・基礎

情報通信ネットワークでいう「プロトコル」の説明として、最も適切なものはどれか。

①通信するときのデータの形式や手順についての取り決め
②通信で使う機器の名前と置き場所をまとめて記した一覧表
③通信で受け取ったデータを長い期間保存しておく装置
④通信の速さを、1秒あたりに送れるビット数で表した値

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正解 ①通信するときのデータの形式や手順についての取り決め

解説
正解は「通信するときのデータの形式や手順についての取り決め」。

なぜ
コンピュータどうしが通信するには、データをどんな形で、どんな順番でやり取りするかを、あらかじめ決めておく必要がある。この決まりごとをプロトコル（通信規約）という。広く使われるプロトコルの多くは標準として決められ公開されているので、メーカーが違う機器どうしでもやり取りできる。

ひっかけ注意

・「通信で使う機器の名前と置き場所をまとめて記した一覧表」…機器の管理表で、ネットワークを作るときの構成図や台帳にあたる。データの形式や手順を決めたものではない
・「通信で受け取ったデータを長い期間保存しておく装置」…記憶装置やファイルサーバの説明。プロトコルは物ではなく決まりで、Webの場合はHTTP、メール送信の場合はSMTPを使う
・「通信の速さを、1秒あたりに送れるビット数で表した値」…通信速度の説明で、単位はbps。1Mbpsなら1秒に100万ビット送れる

問25-2・標準

図は、インターネットの通信で使われる4階層モデルの層を、上から順に並べたものである。プロトコルとそれが属する層の組み合わせとして正しいものはどれか。

自作の模式図

①HTTP—インターネット層
②TCP—トランスポート層
③IP—アプリケーション層
④UDP—インターネット層

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正解 ②TCP—トランスポート層

解説
正解は「TCP—トランスポート層」。

なぜ
図の上から2番目のトランスポート層は、アプリケーションどうしのデータのやり取りを受け持つ層で、代表がTCPとUDP。インターネット層の代表はIP。HTTPやSMTPはアプリケーション層に属する。

層	代表的なプロトコル
アプリケーション層	HTTP、SMTP、DNS、DHCP
トランスポート層	TCP、UDP
インターネット層	IP
ネットワークインタフェース層	Ethernet（有線LAN）、無線LAN

ひっかけ注意

・「HTTP—インターネット層」…HTTPはWebのためのアプリケーション層のプロトコル。インターネット層にあるのはIPで、HTTPはふつうTCPの80番ポートを使う
・「IP—アプリケーション層」…IPはインターネット層で、IPアドレスをもとに宛先の機器まで届ける。IPv4のアドレスは32ビット
・「UDP—インターネット層」…UDPはTCPと同じトランスポート層。確認や再送をしないため、手順が簡単でヘッダも8バイトと小さい

問35-2・基礎

TCP/IPの4階層モデルで、IPアドレスをもとに、いくつものネットワークをまたいで宛先のコンピュータまでデータを届ける役割を持つ層はどれか。

①トランスポート層
②アプリケーション層
③インターネット層
④ネットワークインタフェース層

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正解 ③インターネット層

解説
正解は「インターネット層」。この層の代表的なプロトコルがIPである。

なぜ
インターネット層は、IPアドレスを手がかりに、ルータを経由しながら宛先のコンピュータまでデータを運ぶ。複数のネットワークをつなぐ役目を持つので、この名前が付いている。OSI参照モデルでは第3層のネットワーク層にあたる。

ひっかけ注意

・「トランスポート層」…TCP・UDPが属する層。ポート番号でどのアプリケーションに渡すかを区別し、TCPの場合は確認と再送で確実に届ける
・「アプリケーション層」…HTTP（Web）やSMTP（メール送信）など、サービスごとのやり取りを決める層で、4つの層のいちばん上にある
・「ネットワークインタフェース層」…いちばん下の層で、同じネットワークの中で実際に信号を送る。有線LANか無線LANかの違いは、この層だけの違い

問45-2・基礎

TCP/IPの4階層モデルの層を、上の層（利用者が使うアプリケーションに近い側）から順に並べたものはどれか。

①アプリケーション→インターネット→トランスポート→ネットワークインタフェース
②トランスポート→アプリケーション→インターネット→ネットワークインタフェース
③アプリケーション→トランスポート→ネットワークインタフェース→インターネット
④アプリケーション→トランスポート→インターネット→ネットワークインタフェース

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正解 ④アプリケーション→トランスポート→インターネット→ネットワークインタフェース

解説
正解は「アプリケーション→トランスポート→インターネット→ネットワークインタフェース」。

なぜ
送るときは、上の層から下の層へデータが渡され、最後に一番下の層で信号として送り出される。役割で覚えるとよい。サービスの中身（アプリケーション層）→どのアプリへ・確実に届けるか（トランスポート層）→どのコンピュータへ（インターネット層）→実際の信号（ネットワークインタフェース層）の順になる。

ひっかけ注意

・「アプリケーション→インターネット→トランスポート→ネットワークインタフェース」…2番目と3番目が逆。どのアプリへ渡すかを決めるトランスポート層が上、どの機器へ届けるかを決めるインターネット層が下
・「トランスポート→アプリケーション→インターネット→ネットワークインタフェース」…1番目と2番目が逆。利用者に近いいちばん上はアプリケーション層で、HTTPやSMTPが属する
・「アプリケーション→トランスポート→ネットワークインタフェース→インターネット」…3番目と4番目が逆。実際の信号を送るネットワークインタフェース層がいちばん下

問55-2・標準

OSI参照モデルは、通信の働きを7つの層に分けて考えるモデルである。このモデルで、IPアドレスをもとに経路を選び、ルータを経由して離れた宛先の機器まで届ける働きを受け持つ層はどれか。

①ネットワーク層
②データリンク層
③インターネット層
④トランスポート層

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正解 ①ネットワーク層

解説
正解は「ネットワーク層」。OSI参照モデルの下から3番目（第3層）で、TCP/IPのIPが受け持つ働きにあたる。

なぜ
OSI参照モデルは、国際標準化機構（ISO）が決めた7層のモデル。インターネットで使うTCP/IPは4つの層で考えるので、層の名前と数が違う。IPはOSIのネットワーク層、TCPとUDPはトランスポート層、HTTPやDNSはアプリケーション層の働きを実現している。

OSI参照モデルの層	対応する例
第7層アプリケーション層	HTTP、SMTP、DNS
第6層プレゼンテーション層	（TCP/IPではアプリケーション層にまとめる）
第5層セション層	—
第4層トランスポート層	TCP、UDP
第3層ネットワーク層	IP、ルータ
第2層データリンク層	MACアドレス、スイッチングハブ
第1層物理層	ケーブル、電気や光の信号

ひっかけ注意

・「データリンク層」…第2層。同じネットワークの中で、MACアドレス（48ビット）を使って隣の機器まで届ける。スイッチングハブはこの層で働く
・「インターネット層」…TCP/IPの4階層モデルでの名前で、OSI参照モデルの7つの層の中には無い。働きはOSIのネットワーク層にあたり、代表はIP
・「トランスポート層」…第4層。TCPとUDPが属し、ポート番号でどのアプリケーションに渡すかを決める。この層の名前はOSIとTCP/IPで同じ

問65-2・標準

パソコンの接続を有線LANから無線LANに切り替えても、Webページの閲覧に使うHTTPはそのまま使える。図は、2つの場合に使う仕組みを、TCP/IPの4階層モデルの層の順に積んだものである。主に仕組みが変わるのはTCP/IPの4階層モデルのどの層か。

自作の模式図

①インターネット層
②ネットワークインタフェース層
③トランスポート層
④アプリケーション層

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正解 ②ネットワークインタフェース層

解説
正解は「ネットワークインタフェース層」。

なぜ
図の4段のうち、違うのは一番下の段だけです。有線LAN（Ethernet、IEEE 802.3）と無線LAN（IEEE 802.11）の違いは、ケーブルの電気信号で送るか、電波で送るかという、実際の信号の送り方の違いである。これは一番下の層の仕事。層ごとに役割が分かれているので、下の層を取り替えても上の層（IPやTCP、HTTP）はそのまま使える。これが階層に分ける利点である。

ひっかけ注意

・「インターネット層」…IPアドレス（IPv4は32ビット）で宛先の機器まで届ける層。有線でも無線でも同じIPを使うため、切り替えても変わらない
・「トランスポート層」…TCP・UDPの層。TCPの確認と再送の仕組みは、下の層が電気信号か電波かによらず同じため、この層は変わらない
・「アプリケーション層」…問題文のとおり、HTTPはそのまま使えるため変わらない。メール送信のSMTPやDNSもこの層のプロトコル

問75-2・標準

WebページのデータをHTTP、TCP、IPを使い、有線LANで送る。送るときには各層でヘッダが付け加えられる（カプセル化）。図は、その様子を上から順に示したものである。有線LANに送り出す時点で、いちばん外側（先頭）に付いているヘッダ（図の「？」）はどれか。

自作の模式図（大きさの比は正確ではない）

①IPのヘッダ
②TCPのヘッダ
③Ethernetのヘッダ
④HTTPのヘッダ

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正解 ③Ethernetのヘッダ

解説
正解は「Ethernetのヘッダ」。最後に付けられるヘッダが、いちばん外側になる。

なぜ
図のように、送るときは、上の層から順にヘッダを付けて包んでいく。HTTPのデータにTCPのヘッダ、その外にIPのヘッダ、さらにその外に有線LAN（Ethernet）のヘッダが付く。受け取る側では、逆に外側から1枚ずつ外していく。

ひっかけ注意

・「IPのヘッダ」…Ethernetのヘッダのすぐ内側。宛先と送信元のIPアドレスが入り、ルータはこれを見て経路を選ぶ。IPv4のヘッダは最小20バイト
・「TCPのヘッダ」…IPのヘッダのさらに内側。送信元と宛先のポート番号や、順番を管理するシーケンス番号が入る。最小20バイト
・「HTTPのヘッダ」…アプリケーションのデータの一部で、いちばん内側にある。受け取る場合は外側のヘッダから順に外し、最後にHTTPまでたどり着く

問85-2・標準

トランスポート層で、届いたデータを、同じコンピュータの中のどのアプリケーションに渡すかを区別するために使う番号はどれか。

①IPアドレス
②MACアドレス
③シーケンス番号
④ポート番号

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正解 ④ポート番号

解説
正解は「ポート番号」。TCPやUDPのヘッダに入っている。

なぜ
1台のコンピュータでは、ブラウザやメールソフトなど、いくつものアプリケーションが同時に通信する。IPアドレスで届くのはコンピュータまで。その先の、どのアプリケーションに渡すかをポート番号で区別する。例えばWebのHTTPは80番、HTTPSは443番を使う。

ひっかけ注意

・「IPアドレス」…インターネット層で、どの機器に届けるかを区別する番号（IPv4は32ビット、IPv6は128ビット）。機器までは届くが、その中のどのアプリかは区別できない
・「MACアドレス」…LANの機器ごとに付けられた48ビットの番号。同じネットワークの中で、隣の機器に届けるときに使う
・「シーケンス番号」…TCPのヘッダに入る、データの順番を管理する番号。受け取った側で順番を並べ直したり、抜けに気づいたりするときに使う

問95-2・標準

アプリケーションのデータ1000バイトを、TCP、IP、Ethernetを使って送る。図は、Ethernetで送り出すときのデータの形で、この問題では、TCPのヘッダを20バイト、IPのヘッダを20バイトとし、Ethernetではヘッダ14バイトと、末尾に誤り検出用の部分4バイトが付くとする（それ以外は付かないとする）。Ethernetで送り出すときの全体の大きさは何バイトか。

自作の模式図

①1058バイト
②1054バイト
③1040バイト
④1000バイト

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正解 ①1058バイト

解説
正解は「1058バイト」。

手順
図の内側から順に足す。①TCPのヘッダを付ける：1000＋20＝1020バイト。
②IPのヘッダを付ける：1020＋20＝1040バイト。
③Ethernetのヘッダと末尾の4バイトを付ける：1040＋14＋4＝1058バイト。

ひっかけ注意

・「1054バイト」…Ethernetの末尾の4バイト（誤り検出用）を足し忘れた値。1040＋14＝1054
・「1040バイト」…IPのヘッダまでで止め、Ethernetの14＋4＝18バイトを足していない値
・「1000バイト」…ヘッダを何も足していない、元のデータの大きさ。実際に送るデータは、付けたヘッダの分だけ元より大きくなる

問105-2・基礎

通信のプロトコルが標準として決められ、広く公開されていることの利点として、最も適切なものはどれか。

①通信するデータが自動的に暗号化されるようになる
②作ったメーカーが違う機器どうしでも通信できる
③どの回線を使っても、通信の速さが同じになる
④送ったデータが途中で失われることがなくなる

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正解 ②作ったメーカーが違う機器どうしでも通信できる

解説
正解は「作ったメーカーが違う機器どうしでも通信できる」。

なぜ
どの会社も同じ決まりに従って機器やソフトウェアを作るので、組み合わせが違っても互いにやり取りできる。プロトコルは国際機関などが標準として決めており、インターネットの標準の多くはRFCという文書で公開されている。

ひっかけ注意

・「通信するデータが自動的に暗号化されるようになる」…暗号化は、SSL/TLSなど暗号化のためのプロトコルを使った場合に行われる。標準であるだけでは暗号化されない
・「どの回線を使っても、通信の速さが同じになる」…速さは回線の通信速度や混み具合で変わる。インターネットは品質を保証しないベストエフォート型のため、速さが出ない場合もある
・「送ったデータが途中で失われることがなくなる」…IPは届いたかの確認をしないため、データが失われることはある。TCPは確認応答と再送でこれを補う

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。