📅 公開日：2026年3月20日

【応用情報技術者試験】ネットワーク完全解説｜TCP/IP・ルーティングを図解で理解する

応用情報技術者試験において、ネットワーク分野は毎回必ず出題される最重要テーマのひとつです。午前試験では概念・プロトコルの知識が問われ、午後試験ではネットワーク構成図を読み解く応用力も求められます。本記事では、試験に頻出の TCP/IP の仕組み と ルーティング について、基礎から丁寧に解説します。

1. TCP/IP とは何か

TCP/IP とは、インターネット通信の基盤となるプロトコル群の総称です。「TCP/IP」という名前は代表的な2つのプロトコル――TCP（Transmission Control Protocol） と IP（Internet Protocol）――から来ていますが、実際には多数のプロトコルの集まりを指します。

インターネットを「宅配便の仕組み」に例えると理解しやすくなります。荷物（データ）を送るとき、宛先の住所（IPアドレス）を箱に書き、配送経路（ルーティング）を通って届けます。壊れ物の場合は「割れ物注意」シールを貼って丁寧に扱います（TCP の信頼性制御）。この「住所の仕組み」が IP、「丁寧な取り扱いの仕組み」が TCP に相当します。

2. TCP/IP の4層モデル

TCP/IP は以下の4層構造で理解されます。試験では OSI 参照モデル（7層）との対応もよく問われます。

ポイント：OSI との対応を確実に覚える

試験では「HTTP は OSI の第何層か？」という問いが頻出です。アプリケーション層は OSI の 第7層（アプリケーション層） に対応しますが、TCP/IP のアプリケーション層は OSI の第5〜7層をまとめた概念である点に注意しましょう。

3. IP アドレスとサブネット

IPアドレスの構造

IPv4 アドレスは 32 ビットの数値で、8ビットずつ4つに区切って10進数で表します（例：192.168.1.10）。IPアドレスは ネットワーク部 と ホスト部 に分かれており、どこで区切るかを示すのが サブネットマスク です。

IPアドレス：  192.168.1.10
サブネットマスク：255.255.255.0（= /24）

ネットワーク部：192.168.1
ホスト部：      10

CIDR 表記

サブネットマスクは /24 のように プレフィックス長 で表すことも多いです。/24 は先頭から24ビットがネットワーク部であることを意味します。

ホスト数の計算式は 2^(32 - プレフィックス長) - 2 です。マイナス2はネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの分です。

試験頻出：サブネットの計算

例題） 172.16.0.0/20 のネットワークのブロードキャストアドレスを求めよ。

/20 → ホスト部は 32 - 20 = 12 ビット
ホスト部をすべて1にする → 2^12 - 1 = 4095

172.16.0.0 の第3・4オクテット（16ビット）のうち、
ネットワーク部（20ビット）の第3オクテット上位4ビットは固定：0000
ホスト部：下位4ビット＋第4オクテット全8ビット

→ 172.16.15.255 がブロードキャストアドレス

4. TCP と UDP の違い

トランスポート層の主役である TCP と UDP は、頻繁に比較問題として出題されます。

TCP（Transmission Control Protocol）

TCP は 信頼性を重視した コネクション型プロトコルです。データが確実に届くよう、以下の仕組みを持ちます。

• 3ウェイハンドシェイク：通信開始前に SYN → SYN/ACK → ACK の3ステップで接続を確立する
• 順序制御：バラバラに届いたパケットを正しい順序に並び替える
• 再送制御：ACK が返ってこなければ自動的に再送する
• フロー制御：受信側の処理能力に合わせて送信量を調整する

よく使われる場面： Webブラウジング（HTTP/HTTPS）、メール（SMTP）、ファイル転送（FTP）

UDP（User Datagram Protocol）

UDP は 速度を重視した コネクションレス型プロトコルです。信頼性より低遅延を優先するため、以下の特徴があります。

• 接続確立なしにデータを送りつける
• 到達確認・再送なし
• ヘッダが小さくオーバーヘッドが少ない

よく使われる場面： 動画ストリーミング、VoIP（音声通話）、DNS 問い合わせ、オンラインゲーム

5. ルーティングの仕組み

ルーティングとは

ルーティングとは、パケットをどの経路で転送するかを決める仕組みです。ルータは受け取ったパケットの宛先IPアドレスを見て、ルーティングテーブルを参照し、次に転送すべきインターフェースを決定します。

駅の乗り換え案内に例えると、目的地（宛先IP）に対してどの路線（インターフェース）に乗ればよいかを調べる「路線図」がルーティングテーブルです。

ルーティングテーブルの読み方

宛先ネットワーク    サブネットマスク       ネクストホップ    インターフェース
192.168.1.0        255.255.255.0         192.168.0.1      eth0
10.0.0.0           255.0.0.0             10.0.0.1         eth1
0.0.0.0            0.0.0.0               203.0.113.1      eth2  ← デフォルトルート

宛先IPに一致するエントリが複数ある場合、最も長いプレフィックスのエントリ（最長一致） が優先されます。これを ロンゲストマッチ（最長プレフィックス一致） と呼び、試験でもよく問われます。

静的ルーティングと動的ルーティング

ルーティングには大きく2種類があります。

静的ルーティング（スタティックルーティング）
管理者が手動でルーティングテーブルを設定します。小規模ネットワークや経路が固定された環境に向いています。設定は手間がかかりますが、余計なトラフィックが発生せず、動作が予測しやすいのが利点です。

動的ルーティング（ダイナミックルーティング）
ルータ同士がルーティングプロトコルを使って経路情報を自動交換します。ネットワーク障害時に自動で迂回路を見つけられるため、大規模・複雑なネットワークに適しています。

6. 主なルーティングプロトコル

応用情報では、各ルーティングプロトコルの特徴と使い分けが問われます。

RIP（Routing Information Protocol）

• 距離ベクタ型：ホップ数（経由するルータの数）を指標に経路を選択
• 最大ホップ数は 15（16以上は到達不能）
• シンプルで設定が容易だが、大規模ネットワークには不向き
• 更新間隔：30秒ごとに経路テーブル全体をブロードキャスト

OSPF（Open Shortest Path First）

• リンクステート型：ネットワーク全体のトポロジを把握してダイクストラ法で最短経路を計算
• コストはリンクの帯域幅を基準に計算
• 収束が速く、大規模ネットワークに適している
• エリアという概念で階層化が可能
• 試験では RIP との対比で最も頻出

BGP（Border Gateway Protocol）

• パスベクタ型：インターネット上の AS（自律システム）間で経路情報を交換
• ISP 間などの大規模なインターネットルーティングに使用
• 経路選択には様々な属性（AS パス、MED など）を使用

7. 試験でよく問われるプロトコルまとめ

8. まとめ

ネットワーク分野は覚えることが多いですが、「なぜその仕組みが必要なのか」という背景から理解すると記憶に定着しやすくなります。

• TCP/IP の4層モデルと OSI 参照モデルの対応関係を確実に押さえる
• サブネット計算はパターンで慣れておく
• TCP と UDP の違いは具体的なプロトコル名と結びつけて覚える
• ルーティングプロトコルは RIP と OSPF の対比を中心に理解する

理解度を確認したい方は、HiDeckerのネットワーク関連問題で実際に問題を解いてみましょう。知識の抜け漏れをピンポイントで発見できます。