基本情報 平成28年度 秋期 問35：テクノロジ系に関する問題

答えは a（送信元80・宛先50001の組合せ）です。

TCP通信は「手紙のやりとり」みたいなもの。行きは「送信元PC:50001 → 宛先Webサーバ:80」、戻りはこれをひっくり返すだけ：

• 戻り：送信元（Webサーバ）= 80、宛先（PC）= 50001

👉 覚え方：戻りは行きの送信元・宛先を入れ替える。

Webサーバが「これは50001番のお客さんからの返事だ」とポート番号でブラウザの正しいタブに届きます。

なぜこれが正解か

正解は a。TCP通信はクライアント・サーバ間で双方向の通信で、行きと戻りで送信元と宛先のIP・ポートが入れ替わる。

• 行きパケット（PC → Webサーバ）：

- 送信元（PC）: 50001（エフェメラルポート）

- 宛先（Webサーバ）: 80（HTTPウェルノウンポート）

• 戻りパケット（Webサーバ → PC）：

- 送信元（Webサーバ）: 80

- 宛先（PC）: 50001

Webサーバ側はリッスンポート80番から応答を返し、PCは50001番でブラウザの該当タブ／コネクションを識別する。

各選択肢の解説

• a 送信元80・宛先50001：正解（行きを入れ替えた組合せ）
• 50001→80：行きと同じパケットの方向で誤り
• 80・50001以外からサーバ割当→80：サーバが新規ポートを使う必要なし
• 80・50001以外からサーバ割当→50001：同上

覚え方・ひっかけ注意

「TCPの戻り＝送信元と宛先を入れ替えるだけ」が鉄則。サーバは新しいポートを動的に割り当てない（リッスン中の同一ポート80から返す）。PC側のエフェメラルポート（典型 49152-65535）がコネクション識別子として機能。5タプル（送信元IP・送信元ポート・宛先IP・宛先ポート・プロトコル）でTCPコネクションが一意に特定される。

理論的背景

TCP通信はOSIモデルのトランスポート層で動作。各TCPコネクションは5タプル（プロトコル、送信元IP、送信元ポート、宛先IP、宛先ポート）で一意識別される。3-way handshake（SYN→SYN/ACK→ACK）でコネクション確立、4-way handshake（FIN→ACK→FIN→ACK）で切断。ステートマシン（CLOSED→LISTEN→SYN_SENT→ESTABLISHED→...）で状態管理。

ポート番号体系（IANA）：

• 0-1023：Well-known Ports（HTTP:80、HTTPS:443、SSH:22等）
• 1024-49151：Registered Ports（MySQL:3306、PostgreSQL:5432等）
• 49152-65535：Dynamic/Private/Ephemeral Ports

実務での使われ方

NAT環境ではポート変換（PAT/NAPT）でプライベートIPの複数端末が1つのグローバルIPを共有：

• 内部：192.168.1.10:50001 → 外部：203.0.113.5:60001
• NAT変換テーブルでマッピング保持
• 戻りパケット：外部:80 → 203.0.113.5:60001 → NAT解決 → 192.168.1.10:50001

ロードバランサ／プロキシ：

• L4LB（NLB）：5タプルで分散
• L7LB（ALB）：HTTPヘッダで分散
• Reverse Proxy（Nginx, HAProxy）：オリジンサーバへ転送

ファイアウォール／IDS：

• ステートフルファイアウォール：コネクション追跡で戻りパケット自動許可
• DPI（Deep Packet Inspection）：ペイロード検査

試験での位置づけ

ネットワーク分野の頻出テーマ。基本情報ではポート番号と用途、応用情報・ネットワークスペシャリストではTCP状態遷移・輻輳制御・スライディングウィンドウ・NAT/NAPT・コネクション識別まで踏み込む。

選択肢の発展補足

TCP高度機能：

• MSS（Maximum Segment Size）：1セグメント最大サイズ
• MTU（Maximum Transmission Unit）：1パケット最大サイズ
• Path MTU Discovery：経路最小MTU発見
• TCP Window Scaling：高帯域広遅延通信での性能向上
• TCP Fast Open（TFO）：3way HS中にデータ送信
• Selective ACK（SACK）：効率的再送制御
• TCP BBR：Googleの輻輳制御アルゴリズム

HTTP/2では1コネクションで多重化、HTTP/3ではTCPでなくQUIC（UDPベース）を使用しヘッドオブラインブロッキング解消。TLS 1.3 + QUICで接続確立を1RTT化。eBPFでカーネル拡張・XDPで高速パケット処理、DPDK・RDMAでユーザ空間ネットワーク、と現代ネットワーク技術は急速に進化中。試験対策はTCP基本動作＋ポート概念＋現代ネットワーク技術の理解で応用情報・ネットワークスペシャリスト等の上位資格に対応可能。