TCP/IPとサブネットとは？基本情報技術者試験のネットワーク基礎を図解

インターネット上の通信は、すべてTCP/IPという共通ルールの上に成り立っている。基本情報技術者試験の科目Aでは、このTCP/IPの階層構造とIPアドレスの計算問題が毎回のように出題される。

この記事ではネットワーク基礎の中核となる3テーマを、仕組み → 具体例 → 試験での出題パターンの順で解説する。

TCP/IPの階層構造 — 通信を役割分担する仕組み

TCP/IPは、通信の役割を4つの階層に分けて処理する仕組みだ。各階層が自分の役割だけに集中することで、複雑な通信を整理して実現している。

トランスポート層には2つの代表的なプロトコルがある。試験では両者の違いを問う設問が頻出だ。

「信頼性重視ならTCP、速度重視ならUDP」という対比を軸に覚えると、応用問題でも判断しやすくなる。

IPアドレスは、ネットワーク上の機器を識別する「住所」だ。 IPv4では32ビットの数値を8ビットずつ4つに区切り、192.168.1.1 のように10進数で表記する。

IPアドレスはネットワーク部（所属するネットワークを示す部分）とホスト部（そのネットワーク内での個体識別部分）に分かれる。この境界を示すのがサブネットマスクだ。

例えば 192.168.1.0/24 という表記は、先頭24ビットがネットワーク部であることを意味する。

IPアドレス:     192.168.1.10
サブネットマスク: 255.255.255.0  (先頭24ビットが1)
→ ネットワーク部: 192.168.1.0
→ ホスト部:      .10（このネットワーク内での個体番号）

科目Aで頻出なのが「あるIPアドレスとサブネットマスクから、同一ネットワーク内に収容できるホスト数を求めよ」というタイプの計算問題だ。

ホスト部のビット数を n とすると、収容可能なホスト数は2のn乗 − 2で求められる（ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの2つを除くため）。

例: /24（ホスト部8ビット）の場合、2の8乗 − 2 = 254台まで収容できる。

1台のサーバーが複数のサービス（Webサーバー・メールサーバーなど）を同時に提供する場合、IPアドレスだけでは「どのサービス宛の通信か」を区別できない。この区別に使われるのがポート番号だ。

試験では、これらの代表的なポート番号と対応するプロトコル・用途の組み合わせを問う設問が頻出する。

ネットワーク基礎は「用語の丸暗記」よりも「実際の通信の流れを追う」方が理解が定着しやすい。以下のプロンプトで、計算問題や通信の流れを対話形式で確認できる。

IPアドレス 172.16.5.20、サブネットマスク 255.255.255.192 の場合、
ネットワークアドレス・ブロードキャストアドレス・
収容可能なホスト数をそれぞれ計算し、計算過程も示してください。

ブラウザでWebサイトを開くとき、TCP/IPの4階層それぞれで
どのような処理が行われるか、リクエストからレスポンスまでの
流れを時系列で説明してください。

サブネット計算は数をこなすほど速くなるため、AIに条件を変えた問題を繰り返し出させる反復練習が効果的だ。IPアドレス計算の理解に苦戦している場合は、IPアドレス計算が「意味不明」なのはテキストのせいだも参照してほしい。

ネットワーク基礎は暗記量が多く感じられるが、「なぜその仕組みが必要か」を通信の流れの中で理解すれば、応用問題への対応力も上がる。基本情報技術者試験全体の学習ロードマップは基本情報技術者試験完全攻略ガイドで確認できる。