基本情報技術者試験対策（27）「ネットワークの構成とプロトコル」

サーバとクライアント

ネットワークに接続されたコンピュータは、その役割からサーバとクライアントに分類できる。 サーバ (server)は、何らかのサービスを提供するコンピュータである。クライアント (client) は、サービスを利用するコンピュータである。

インターネットで利用されるサーバには、Webページの閲覧というサービスを提供する Webサーバや、メールの送受信というサービスを提供するメールサーバなどがある。

例を示そう。 下図は、A社という企業のネットワーク構成図である。 ネットワークを図示する方法には、特に決まりはないが、試験問題では、1本の直線でLANの通信ケーブルを表し、そのケーブルにサーバやクライアントが接続された図がよく使われる。

A社のネットワークには、クライアントA1、A2、 Web サーバA、及びメールサーバAが、 接続されている。 クライアントA1, A2は、Web サーバAが提供するWebページを閲覧でき、メールサーバAを使って、他のクライアントにメールを送れる。 ただし、 社外の Web サーバが提供するWebページを閲覧することや、 社外にメールを送ることはできない。なぜなら、A社のネットワークは、インターネットに接続されていないからである。

ネットワークとネットワークの間をつなぐルータ

ネットワークとネットワークの間をつなぐには、ルータ (router)と呼ばれる装置を使う。ルータは、データに付加された宛先IPアドレスを見て適切なネットワークにデータを中継する。

例を示そう。下図は、ルータを使って、A社のネットワークとB社のネットワークをつないだものである。 これによって、 A社のクライアントは、B社のWeb サーバB が提供するWebページを閲覧したり、B社のクライアントにメールを送ったりできる。 ルータが、A社のネットワークからB社の ネットワークにデータを中継してくれるからである。 ルータは、B社のネットワークからA社のネットワークにデータを中継することもできる。

ただし、実際には、ルータ1つだけで、 企業と企業の間を直接つなぐことは、ほとんどない。 インターネットの接続事業者であるプロバイダ(provider) を利用するのが一般的である（下図）。インターネットには、多数のプロバイダによる通信網があり、 世界中の企業をつないでいます。 多くの場合、プロバイダの通信網は、雲の絵で表す。

DNSサーバとDHCPサーバ

ネットワークで使われるサーバは、 Web サーバとメールサーバだけではない。 DNSサーバと DHCPサーバもよく使われる。 それぞれの役割を説明しよう。

DNSサーバの役割

インターネットでは、サーバやクライアントをIPアドレスという数値で試別している。例えば、翔泳社のWebサーバのIPアドレスは、 114.31.94.139 である。Web ブラウザのアドレス欄に、この数値を入力すれば、翔泳社のWeb ページを閲覧できる。 ただし、 数値を覚えるのは面倒なので、 翔泳社の Web サーバには、www.shoeisha.co.jp というわかりやすい名前が付けられている。 これをドメイン名と呼ぶ。

インターネットでサーバやクライアントを識別する手段は、あくまでもIPアドレスです。そこで、インターネットには、IPアドレスとドメイン名の対 応を保持したサーバが数多く用意されていて、ユーザが入力したドメイン名 をIPアドレスに変換してくれる。このサービスを提供するのが、DNS (Domain Name System) サーバである。

例えば、 Web ブラウザのアドレス欄に、 www.shoeisha. co.jp と入力すると、自動的にWebブラウザがDNSサーバに 「www.shoeisha. co.jp に対応するIPアドレスは何番ですか?」という問い合せを行う。 するとDNSサーバが 「114.31.94.139 です」 という回答をする。Web ブラウザは、 114.31.94.139 というIPアドレスを宛先として、 Webページの閲覧を要求し、Web サーバはデータ (Webページ) を送る。

DHCPサーバの役割

DHCPサーバは、コンピュータの起動時に、インターネットに接続するためのIPアドレスの設定などを自動的に行ってくれるサーバである。 DHCPは、 Dynamic Host Configuration Protocol (動的にホストを設定するプロトコル) の略である。 動的とは、一度設定したら変化しない固定的な設定ではなく、 コンピュータの起動時に毎回設定するという意味である (同じ設定が再利用されることもある)。 ホストとは、ネットワークに接続されたコンピュータや通信機器を意味する。 インターネットに接続するための設定は、手作業で 行うこともできるが、 間違えてしまう恐れがあるので、 DHCPサーバを利使用するのが一般的である。

プロトコルの種類

Webページの閲覧やメールの送受信など、用途に応じて様々なプロトコルが用意されています。 インターネットで使われる主なプロトコルを示す。

もちろんです。ご提示の各プロトコルについて、簡単にまとめます。これらはすべて TCP/IP ネットワークで使われる通信プロトコル で、それぞれ役割が異なります。

HTTP（HyperText Transfer Protocol）

• 役割：WebブラウザとWebサーバー間でWebページ（HTML、画像など）をやり取りするためのプロトコル。
• 特徴：
  • クライアント（ブラウザ）がリクエストを送信 → サーバーがレスポンスを返す。
  • URLを指定してアクセスする。
  • 通常は TCP の ポート 80 を使用。
• 補足：暗号化版は HTTPS（ポート443）で、SSL/TLSを使う。

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）

• 役割：電子メールを送信するためのプロトコル。
• 特徴：
  • メールクライアントからメールサーバーへ送信する場合にも使われる。
  • メールサーバー間でのメール転送にも使用。
  • TCP ポート 25（標準）、暗号化版は 465（SMTPS）や587（Submission）を使用。

POP3（Post Office Protocol version 3）

• 役割：メールサーバーからメールを受信するためのプロトコル。
• 特徴：
  • メールをサーバーから取得してクライアントに保存。
  • 基本的にサーバー上のメールは削除される（設定次第で保持も可能）。
  • TCP ポート 110、SSL/TLS 版は 995。

FTP（File Transfer Protocol）

• 役割：ファイルの送受信（アップロード・ダウンロード）を行うプロトコル。
• 特徴：
  • サーバーとクライアント間でファイル操作が可能。
  • 認証（ユーザー名・パスワード）によるアクセス制御。
  • TCP ポート 21（制御）、データ転送はポート20（アクティブモードの場合）。
  • 暗号化なしで平文通信するため、セキュア版は SFTP や FTPS が使われる。

NTP（Network Time Protocol）

• 役割：ネットワーク上で時刻を正確に同期するためのプロトコル。
• 特徴：
  • サーバーとクライアント間で時刻情報をやり取り。
  • インターネット上のNTPサーバーに接続して時計を合わせる。
  • UDP ポート 123 を使用。

Telnet

• 役割：ネットワーク経由で遠隔のコンピュータにログインするためのプロトコル。
• 特徴：
  • 文字ベースでリモート操作可能。
  • パスワードや通信内容が暗号化されず平文で送られるため、セキュリティが低い。
  • TCP ポート 23 を使用。
• 補足：現在は安全性の観点から SSH に置き換えられることが多い。

SSH（Secure Shell）

• 役割：Telnetの代替として、暗号化通信で遠隔コンピュータにログインするためのプロトコル。
• 特徴：
  • 通信内容は暗号化され、安全にリモート操作可能。
  • TCP ポート 22 を使用。
  • パスワード認証のほか、公開鍵認証も可能。

まとめ

SMTP & POP3

メールのプロトコルは、SMTP と POP3に分けられている。 クライアントとメールサーバの間は、 送信がSMTPで、 受信がPOP3である。 メールサーバとメールサーバの間は、送信も受信もSMTPであり、まとめて転送と呼ぶ。メールは、クライアントからクライアントに直接送られるのではなく、 メールサーバを介して間接的に送られる。

（参考）情報処理教科書 出るとこだけ！基本情報技術者［科目A］［科目B］2025年版