基本情報技術者 2024年 科目A 問08

LAN接続装置の分類【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 各装置がOSI参照モデルのどの層で動作するかを想起する（物理層＝1層、データリンク層＝2層、ネットワーク層＝3層、上位層＝4層以上）。
2. 選択肢の記述がその層での典型的な機能と一致するかを確認する。
   • 物理層の装置はビット単位で信号を扱う（増幅・再生など）。
   • データリンク層の装置はMACアドレスを扱う（フレーム転送）。
   • ネットワーク層の装置はIPアドレス等の論理アドレスを扱う（ルーティング）。
3. 各選択肢を上記の対応と照らし合わせ、矛盾がないものを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア: 「ゲートウェイは、OSI基本参照モデルにおける第1〜3層だけのプロトコルを変換する。」
  • 誤り。ゲートウェイは異なるプロトコル体系間で動作する装置で、しばしばトランスポート層やアプリケーション層の処理も行う（メールゲートウェイやプロトコル変換など）。1〜3層に限定されない。
• イ: 「ブリッジは、IPアドレスを基にしてフレームを中継する。」
  • 誤り。ブリッジ（およびスイッチ）はデータリンク層の装置で、MACアドレス（物理アドレス）を基にしてフレームを転送する。IPアドレスはネットワーク層の情報。
• ウ: （正解）リピータは物理層で信号を増幅／再生し、同種のセグメント間で伝送距離を伸ばす。
• エ: 「ルータは、MACアドレスを基にしてフレームを中継する。」
  • 誤り。ルータはネットワーク層でIPアドレスを見てパケットを経路選択する。ただし、ルータがパケットを次ホップへ送る際には下位層であるデータリンク層のフレーム化が行われるため、その局所リンク上では送信元/宛先のMACアドレスが使われる点に注意（しかしルータの判断はIPアドレスで行われる）。

よくある誤解

1. 「ルータもMACを見て中継する」と混同する
   • ルータはルーティング判断にIPアドレスを使うが、物理的送受信のために各インタフェースでMACアドレスを利用する。判断基準と実際のフレーム送出は別次元であることを区別する。
2. 「リピータはフレームを解析する」と思い込む
   • リピータはビットレベルで信号を再生するだけで、フレーム中身の解釈はしない（アドレスフィルタリングしない）。

補足コラム

• 主な装置と対応層のまとめ
  • 物理層（L1）：リピータ、ハブ — ビット単位で信号を中継／再生
  • データリンク層（L2）：ブリッジ、スイッチ — MACアドレスでフレームを転送／学習（CAMテーブル）
  • ネットワーク層（L3）：ルータ — IPアドレスで経路選択
  • ゲートウェイ：プロトコル変換を行い、場合によっては上位層（L4〜L7）で動作
• スイッチは多ポートのブリッジと考えられ、フレーム学習（MACアドレステーブル）で必要なポートへだけ転送するため帯域効率がよい。

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