応用情報技術者 2019年春期午前2 問31

問題文

プライベートIPアドレスを割り当てられたPCがNAPT(IPマスカレード)機能をもつルータを経由して、インターネット上のWebサーバにアクセスしている。WebサーバからPCへの応答パケットに含まれるヘッダ情報のうち、このルータで書き換えられるフィールドの組合せとして、適切なものはどれか。ここで、表中の○はフィールドの情報が書き換えられることを表す。

選択肢

ア：

イ：（正解）

ウ：

エ：

プライベートIPアドレスとNAPTのヘッダ書き換え【午前2 解説】

要点まとめ

結論：NAPT機能を持つルータは、インターネットからの応答パケットの「宛先IPアドレス」と「宛先ポート番号」を書き換えます。
根拠：NAPTは複数のプライベートIPを1つのグローバルIPに変換し、ポート番号で識別するため、戻りパケットの宛先情報を変える必要があります。
差がつくポイント：送信元IPや送信元ポートは応答パケットでは書き換えず、宛先側の情報のみが変わる点を正確に理解することが重要です。

正解の理由

NAPT（Network Address Port Translation）は、プライベートIPアドレスを持つPCがインターネットにアクセスする際、ルータがグローバルIPアドレスとポート番号を割り当てて通信を仲介します。
Webサーバからの応答パケットでは、宛先IPアドレスはルータのグローバルIPからPCのプライベートIPに、宛先ポート番号もルータが割り当てたポート番号に書き換えられます。
送信元IPアドレスや送信元ポート番号はWebサーバ側の情報であり、ルータはこれらを変更しません。
したがって、「宛先IPアドレス」と「宛先ポート番号」が書き換えられる選択肢イが正解です。

よくある誤解

NAPTは送信元情報も書き換えると思い込みがちですが、応答パケットでは宛先情報のみが書き換えられます。
また、プライベートIPアドレスはインターネット上で直接使えないため、必ずグローバルIPに変換される点を忘れないようにしましょう。

解法ステップ

NAPTの役割を理解し、プライベートIPとグローバルIPの変換を確認する。
通信の往路（PC→Webサーバ）と復路（Webサーバ→PC）で書き換えられるヘッダフィールドを区別する。
復路の応答パケットでは、宛先IPアドレスと宛先ポート番号が書き換えられることを把握する。
選択肢の表と照らし合わせ、正しい組み合わせを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

ア：宛先・送信元IPアドレスを書き換えるが、ポート番号は変えないため誤り。
イ：宛先IPアドレスと宛先ポート番号を書き換えるため正解。
ウ：送信元IPアドレスと送信元ポート番号を書き換えるのは誤り。
エ：宛先・送信元ポート番号を書き換えるが、IPアドレスは変えないため誤り。

補足コラム

NAPTはIPマスカレードとも呼ばれ、IPv4アドレス枯渇問題の解決策として広く使われています。
ポート番号を利用して複数の内部端末を1つのグローバルIPで識別するため、ポート番号の管理が重要です。
また、NAPTは状態保持型の変換であり、通信のセッション情報をルータが管理しています。

FAQ

Q: なぜ送信元IPアドレスは書き換えないのですか？
A: 応答パケットの送信元IPはWebサーバのグローバルIPであり、ルータが変更する必要がありません。

Q: NAPTとNAPの違いは何ですか？
A: NAPTはポート番号も変換するため、多数の内部端末を1つのグローバルIPで扱えます。NAPはIPアドレスのみの変換です。

関連キーワード: NAPT, IPマスカレード、プライベートIPアドレス、ポート番号変換、NAT, ルータ、インターネット通信、TCP/IP

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