ネットワークスペシャリスト試験の前哨戦にNTTコミュニケーションズが実施している.comMaster Advancdeを受験しようと思い立ちました。その受験に向けた備忘録メモをまとめておこうと思います。

インターネットの仕組みと関連技術

OSI参照モデルとプロトコルの関係

階層	名称	プロトコル
第7層	アプリケーション層	アプリケーションプロトコル(HTTP/SMTP/POP3/FTPなど多数)
第6層	プレゼンテーション層	同上
第5層	セッション層	同上
第4層	トランスポート層	TCP/UDP
第3層	ネットワーク層	IP
第2層	データリンク層	Ethernet
第1層	物理層	同上

IPv4

送信方式

方式	説明
ユニキャスト	1対1で通信を行う最も一般的な送信方式
マルチキャスト	1対多の通信を行う。登録された複数のホストに対してデータを送信する。マルチキャストアドレスという特殊なアドレス宛にデータを送信すると、経路上のルータで必要なだけ複製され、最終的に多数のホストに届く。送信側サーバーのネットワーク負荷が軽減されるため、ストリーミングなどの動画配信で使用する。
ブロードキャスト	1対多の通信を行う。ある1つのサブネットワーク内の全てのホストに対して通信を行う。
エニーキャスト	1対1の通信を行う。同じIPアドレス(エニーキャストアドレス)が割り当てられている複数のホストのうちどれか1つにデータを送信する。

特殊なアドレス

アドレスの種類	説明
ネットワークアドレス (Network Address)	サブネットワークの最初のアドレス(ホスト部が全て0のアドレス)はそのネットワーク全体を代表する。「ネットワークの代表番号」に当たる。例: 192.168.0.0
ブロードキャストアドレス (Broadcast Address)	サブネットワークの最後のアドレス(ホスト部が全て1のアドレス)はブロードキャストを行う際に使用する宛先アドレスでディレクティッドブロードキャストともいう。例: 192.168.0.255
ループバックアドレス	自分自身を表すアドレス例: 127.0.0.1
リンクローカルアドレス	DHCPからIPv4アドレスが取得できなかった場合などにOSが自動的に付与するアドレス例: 169.254.0.0 ~ 169.254.255.255の範囲内のアドレスが自動的に付与

クラスフルアドレッシング

クラス	先頭ビット	備考
クラスA	先頭ビットは必ず0	-
クラスB	先頭2ビットは必ず10	-
クラスC	先頭3ビットは必ず110	マルチキャストアドレスとして使用
クラスD	先頭4ビットは1111	研究用アドレス

プライベートアドレス

クラス	プライベートアドレスの範囲	サブネットマスク
クラスA	10.0.0.0 ~ 10.255.255.255	255.0.0.0
クラスB	172.16.0.0 ~ 172.31.255.255	255.255.0.0
クラスC	192.168.0.0 ~ 192.168.255.255	255.255.255.0

IPv6

特殊なアドレス

アドレス範囲	先頭ビット	割り当て用途	説明
2000::/3	001	グローバルユニキャストアドレス	IPv4におけるグローバルIPv4アドレスに相当
fd00::/8	1111 1101	ユニークローカルアドレス	IPv4におけるプライベートIPv4アドレスに相当
fe80::/10	1111 1110 10	リンクローカルアドレス	同一リンク内のホスト同士の通信で使用
::1/128	-	ループバックアドレス	-

IPアドレスの配布

アドレス自動設定	説明
ステートフルアドレス自動設定	DHCPv6サーバで128ビットのIPv6アドレスをホストに配布する。(IPv4のDHCPと同様の動作)
ステートレスアドレス自動設定	SLAAC(スラーク:StateLess Address AutoConfiguration)。プレフィックス(上位64ビット)をRA(ルータ広告)によってルータから取得しインタフェースID(下位64ビット)は自分で生成する。

近隣探索

メッセージ	目的
近隣要請(NS:Neighbor Solicitation)→近隣広告(NA:Neighbor Advertisement)	$\cdot$ IPv6アドレスの重複を検出 $\cdot$ IPv6アドレスとMACアドレスの解決 $\cdot$IPv4のARPに相当
ルータ要請(RS:Router Solicitation)→ルータ広告(RA:Router Advertisement)	$\cdot$ ステートレスアドレス自動設定のためのプレフィックス通知 $\cdot$ デフォルトルート(ルータ)の発見と通知

TCP/UDP

プロトコル	通信相手との接続タイプ	特徴	メリット	デメリット
TCP	コネクション	確認応答を受けつつデータを転送	確実なデータ送信が出来る	処理負担が大きく、データ転送速度が遅い
UDP	コネクションレス	確認応答を受けずデータ転送	データ転送速度が高速	データ転送に関して信頼性が劣る

ネットワーク機器

ハブ

種類	説明
リピータハブ	入力された信号の増幅機能とポート同士の接続機能だけを持つ。ホストが送信したフレームは全てのポートから送出され宛先以外にも届く。
スイッチングハブ (スイッチ)	フレームの宛先を調べて宛先のホストが接続されているスイッチのポートのみにデータを送出する。そのため無駄な通信や信号の衝突(コリジョン)が少なくなる。

無線LAN

規格	転送速度	周波数帯	説明
IEEE 802.11b	11Mbps	2.4GHz	無線LAN普及の初期から利用されている方式
IEEE 802.11g	54Mbps	2.4GHz	IEEE 802.11bに工夫を加えて高速化している
IEEE 802.11a	54Mbps	5GHz	ISMバンドではないので家電製品との干渉問題が起きにくい
IEEE 802.11n	600Mbps	2.4GHz/5GHz	MIMOやチャンネルボンディング技術等によって高速化
IEEE 802.11ac	1Gbps以上	5GHz	IEEE 802.11nの技術を更に高速化しギガビット無線LANを実現
IEEE 802.11ad	1Gbps以上	60Ghz	帯域の広い60GHzを利用。アクセスポイントとホスト間に障害物が無いことが前提

IPv4とIPv6の共存

技術	説明
NAT64	IPv6ネットワークからのパケットの宛先IPv6アドレスをIPv4アドレスにNAT変換した上でIPv4ネットワークのサーバ等に転送する。
DNS64	IPv6ネットワークからの名前解決要求についてIPv4アドレスをIPv6アドレスに変換した上で返答する。

IPv6ヘッダでの変更点

フィールド	主な変更点
ヘッダ長	ヘッダが固定長になったため廃止
識別子、フラグ、フラグメントオフセット	経路上でのフラグメントを行わないため廃止
ヘッダチェックサム	IP層でのエラーチェックは無くなったため廃止
ホップ制限	IPv4におけるTTLに相当
次ヘッダ	拡張ヘッダを運用するために追加

DHCPv6のフラグ

Mフラグ	Oフラグ	方式	IPv6アドレス	その他の情報
1	1	ステートフルDHCPv6	DHCPv6から取得	DHCPv6から取得
1	0	同上	同上	同上
0	1	ステートレスDHCPv6	RAにより決定	同上
0	0	ステートレス	同上	手動で設定

スタティックルーティング/ダイナミックルーティング

方法	メリット	デメリット
スタティックルーティング	ネットワーク上にルーティングテーブル情報更新のための余分なトラフィックが流れない。	$\cdot$ 手動でメンテナンスを行う。 $\cdot$ 経路障害時の切り替えも手動で行う。
ダイナミックルーティング	$\cdot$ ルーティングテーブルのメンテナンスに必要な労働力が軽減される。ルータ故障時のルーティングテーブルの更新が自動的に行われる。	ネットワーク上にルーティング手ブルの情報を更新するための余分なトラフィックが流れる。

ダイナミックルーティングプロトコル

|タイプ|IPv4|IPv6|特徴|
|---|---|---|---|---|
|ディスタンスベクタ型|RIP/RIP2|RIPng|経由するルータ数(ホップ数)が少ない経路を選択|
|リンクステート型|OSPF|OSPFv3|ネットワーク構成についてのリンクステートデータベースを各々のルータが保持して経路を決定|
|パスベクタ型|BGP4|BGP4+|AS(ISPなどの規模の大きなネットワーク)間の経路制御を行う。|

ウェルノウンポート

アプリケーション	ポート番号	用途
FTP(File Transfer Protocol)データ用	20	ファイル転送
FTP制御用	21	ファイル転送
SSH(Secure SHell)	22	暗号化シェル
Telnet	23	遠隔ログイン
SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)	25	メール送信
DNS(Domain Name System)	53	名前解決
HTTP(HypterText Transfer Protocol)	80	Web
POP3(Post Office Protocol version 3)	110	メール受信
HTTPS(HyperText Transer Protocol Security)	443	暗号化HTTP

DNSのリソースレコード

レコード	説明
SOAレコード	SOA(Start Of Authority)レコードにはドメイン情報を告知する上で基本的な設定項目を記述する。
NSレコード	NS(Name Server)レコードはドメインのネームサーバを指定する。プライマリDNS、セカンダリDNSを記述している。
MXレコード	MX(Mail eXcahnge)レコードはドメインのメールサーバを指定する。MXの後ろに掛かれる数字はメールサーバの優先順位で数字が小さいほど優先順位が高い。
Aレコード	A(Address)レコードは正引き情報。ドメイン名、ホスト名とIPアドレスを対応付ける。
CNAMEレコード	CNAME(Canonical NAME)レコードはホスト名に別名を付ける時に使用する。
AAAAレコード	AAAA(Quad Address)レコードはIPv6用の正引き情報、IPv6対応のDNSサーバでのみ設定する。
PTRレコード	PTR(PoinTeR)レコードは逆引き情報。逆引きはIPv4、IPv6共にPTRレコードを使用する ※「192.168.10.11」を「www.example.co.jp」に逆引きする例 11.10.168.192.in-addr.arpa. IN PTR www.example.co.jp.
TXTレコード	TXT(Text)レコードは様々な情報をテキストとして記述する。スパムメール対策のSPF/SenderIDやDKIMなどに利用している。 ※ SPF用のTXTレコードの例 example.co.jp IN TXT "v=spf1 +mx -all"

メールサーバ

メールサーバ	プロトコル	役割
SMTPサーバ	SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)	$\cdot$ クライアントからのメール送信の受付 $\cdot$ メールサーバからメールサーバへの転送
POPサーバ	POP3(Post Office Protocol version 3)	$\cdot$ クライアントへのメール受信 $\cdot$ メール保存領域に有るメールをクライアントに転送し、サーバから削除する。
IMAPサーバ	IMAP4(Internet Message Access Protocol)	$\cdot$ クライアントへのメール受信 $\cdot$ クライアントにメールを転送した後も削除せず、サーバに有るメールの保存領域でメールを管理する。

Web技術

Cookieのパラメータ

パラメータ	意味
変数名と値	任意の変数名と値。セッションIDなど
expires	有効期限
domain	返送するドメインやサーバ名とパス情報
path	同上
secure	HTTPSの時のみCookieを送信する
httponly	JavaScriptなどによるCookieへのアクセス禁止

その他のWeb通信技術

技術	説明
プッシュ	Webサーバ側からWebブラウザ側に通知を送るための仕組み
WebSocket	WebブラウザとWebサーバがリアルタイムな双方向通信を行うためのプロトコル。リクエスト-レスポンスの形だけでなく、WebブラウザとWebサーバが繋がりっぱなしになり、効率的な双方向通信が可能。
SPDY	Googleが提唱したHTTPの通信を効率化するプロトコル。HTTPの次期バージョンHTTP/2の基礎となった。

画像ファイル

種類	形式	説明
ビットマップ	JPEG	1677万色以上のフルカラーで保存でき写真の保存に使われる。圧縮率を指定して不可逆圧縮保存することが出来る。ダウンロード中に徐々に鮮明な画像を表示する「プログレッシブJPEG」という拡張形式が有る。
同上	GIF	256色しか表現できないため、アイコンやシンプルなイラストに利用されることが多い。ダウンロード中に徐々に鮮明な画像を表示する「インターレースＧＩＦ」や複数の画像を切り替えることで擬似的な動画を見せる「アニメーションＧＩＦ」、背景の透ける透明色を指定出来るなどの特徴が有る。
同上	PNG	W3Cが推奨している次世代のＷｅｂ用画像ファイイル。フルカラー、透明色や透明度を指定出来る、可逆圧縮が出来るなど優れた特徴が多い。
ベクタ	SVG	XML形式で保存されるベクタ画像形式

動画ファイル

動画形式

動画形式	説明
MPEG	動画の標準フォーマット。用途によってＭＰＥＧ−１(ＶＴＲ掃討・ＣＤ−ＲＯＭ向け)、ＭＰＥＧ−２(ハイビジョン映像・ＤＶＤ向け)、ＭＰＥＧ−４(モバイル端末向け)の種類が有る。
WMV	MPEG-4をもとにマイクロソフト社が開発した動画形式。Ｂｌｕ−ｒａｙディスクの動画規格としても採用されている。
DivX	DivX社が開発した動画形式。高い圧縮率においても高画質で、インターネットでよく利用される。
H.263	ITU-Tによって定められた形式。テレビ電話や携帯端末への配信でよく利用される。
RealVideo	リアルネットワークス社が開発した動画形式。ストリーミングでの利用が多い。
VP9	オープンソースの動画フォーマット。Google社のコンテナWebMで採用されている。

コンテナ

コンテナ	説明
AVI, ASF	マイクロソフト社が開発したコンテナ形式。サポートする動画、音声形式が多い。ＡＶＩの後継がＡＳＦである。
MP4	ISO/IECによって定められたコンテナ形式。主にＭＰＥＧ動画データ用のコンテナ。
3GPP	3GPP社によって定められたコンテナ形式。主に携帯端末向け動画に使用される。
QuickTime	アップル社が開発したコンテナ形式
RealMedia	リアルネットワークス社が開発したコンテナ形式
Flash Video	マクロメディア(現アドビシステムズ)社が開発したコンテナ形式。リッチコンテンツファイルFlashとの連携で動画共有サービスでよく利用される。2020年7月をもって全面的に廃止された。
WebM	Google社の開発しているオープンな方式。YouTube等で利用されている。

圧縮技術

名称	特徴	主なアーカイバ、解凍ツール	拡張子
Zip	Windows/Macで主流	WinZipなどWindows/Macでは対応アーカイバが内蔵	.zip
LZH	日本の身で普及。lha.exeによって圧縮	Lhaca, Lhasaなど	.lzh
tar, tzip	UNIX系OSで主流	tar, gzipアーカイバ	.tar, .gz
RAR	圧縮率が高い。電子署名を付加できる。	WinRAR, MacRARなど	.rar
7z	圧縮率が高い。	LZMAなど	.7z

HTTPのステータスコード

コード	状態
100番台	一般的なレスポンス
200番台	正常
300番台	リダイレクト
400番台	クライアントエラー
500番台	サーバエラー

主要ステータスコード

コード	ステータス	説明
200	OK	正常終了
301	Moved Permanently	ファイルが恒久的に移動された
302	Found	ファイルが一時的に移動された
304	Not Modified	指定日以降にファイルが変更されていない
401	Unauthorized	認証に失敗した
403	Forbidden	リソースへのアクセスが拒否された
404	Not Found	リソースが存在しない
408	Request Timeout	時間内に転送処理が終わらなかった
500	Internal Server Error	サーバ内部のエラー。CGI実行エラー
503	Service Unavailable	サービスが利用不可。一時的な過負荷やメンテナンス中など

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