ネットワーク・情報セキュリティ｜伝送時間計算と暗号化技術を初心者向けに解説

導入
目次
ネットワーク・情報セキュリティとは
1. 試験で問われやすい内容
伝送時間の計算方法
1. 伝送時間の基本公式
Byteとbitの違い
伝送効率を含めた計算例
暗号化技術の基本
マルウェアとサイバー攻撃の基礎
技術士第一次試験での覚え方
FAQ
まとめ
参考リンク

導入

ネットワーク・情報セキュリティは、技術士第一次試験の情報系分野でも出題される重要テーマです。

特に、データの伝送時間の計算、Byteとbitの違い、暗号化技術、マルウェアやサイバー攻撃の基礎知識は、試験対策として押さえておきたい内容です。

伝送時間の計算は、一見難しそうに見えるかもしれません。
しかし、基本は「データ量 ÷ 伝送速度」です。

注意すべきポイントは、データ量はByte、通信速度はbpsで表されることが多いという点です。
つまり、計算前に 1Byte = 8bit の単位変換を忘れないことが重要です。

また、暗号化技術やサイバー攻撃の用語は、意味をざっくり理解しておくだけでも選択肢を絞りやすくなります。

この記事では、ネットワーク・情報セキュリティのうち、以下の内容を初心者向けに解説します。

伝送時間の計算方法
Byteとbitの違い
共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式
デジタル署名の考え方
ランサムウェア、標的型攻撃、ゼロデイ攻撃の基礎
技術士第一次試験での覚え方

ネットワーク・情報セキュリティとは

ネットワーク・情報セキュリティとは、コンピュータや通信ネットワークを安全に利用するための考え方や技術のことです。

試験では、専門的なネットワーク設計の知識というよりも、以下のような基礎事項が問われることがあります。

データを送るのに必要な時間を計算できるか
通信速度やデータ量の単位を理解しているか
暗号化方式の違いを理解しているか
サイバー攻撃やマルウェアの用語を知っているか

機械設計を専門にしている人にとって、情報系分野は少しなじみにくいかもしれません。
しかし、伝送時間の計算は数式としてはシンプルです。

むしろ、単位変換さえ間違えなければ得点しやすい分野と考えることもできます。

試験で問われやすい内容

ネットワーク・情報セキュリティでは、次のような内容が出題されやすいです。

データ伝送時間の計算
bps、Mbpsなど通信速度の意味
Byteとbitの変換
共通鍵暗号方式
公開鍵暗号方式
デジタル署名
ランサムウェア
標的型攻撃
ゼロデイ攻撃

特に、近年は情報セキュリティに関する用語が時事的な問題として扱われることもあります。
そのため、基本用語の意味を知っておくことが大切です。

伝送時間の計算方法

伝送時間とは、あるデータをネットワーク上で送るために必要な時間のことです。

基本的な考え方は、次の式です。

伝送時間 = データ量 ÷ 伝送速度

これは、日常的な「時間 = 距離 ÷ 速さ」と同じ考え方です。

たとえば、一定の速度でデータを送る場合、データ量が多ければ時間は長くなり、通信速度が速ければ時間は短くなります。

伝送時間の基本公式

試験対策としては、次の公式を覚えておくと便利です。

伝送時間 = データ量 ÷ 実効伝送速度

伝送効率を考慮する場合は、次のように考えます。

実効伝送速度 = 通信速度 × 伝送効率

したがって、Byteをbitに変換する必要がある場合は、次の式になります。

伝送時間 = データ量 × 8 ÷ 通信速度 ÷ 伝送効率

または、まとめて次のように表せます。

伝送時間 = （データ量 × 8）÷（通信速度 × 伝送効率）

ここで重要なのは、データ量と通信速度の単位をそろえることです。

Byteとbitの違い

伝送時間の計算で最も注意したいのが、Byteとbitの違いです。

Byteとは

Byte、つまりバイトは、主にデータ量を表す単位です。

たとえば、ファイルサイズでは次のような表記が使われます。

10Byte
100kByte
10MByte
1GByte

パソコンやスマートフォンで見るファイルサイズは、Byteで表示されることが多いです。

bitとは

bit、つまりビットは、通信速度などでよく使われる単位です。

たとえば、通信速度では次のような表記が使われます。

bps
kbps
Mbps
Gbps

bpsは、bits per second の略で、1秒あたりに何bit送れるかを表します。

1Byteは8bit

ここが最重要ポイントです。

1Byte = 8bit

データ量がByteで与えられ、通信速度がbpsで与えられている場合は、Byteをbitに変換してから計算します。

たとえば、10MByteのデータは次のように変換します。

10MByte × 8 = 80Mbit

この変換を忘れると、答えが8倍ずれてしまいます。
試験では非常によくあるミスなので注意しましょう。

伝送効率を含めた計算例

ここでは、実際の計算例を見てみます。

例題

10MByteのデータを、100Mbpsの回線で伝送する。
伝送効率が50%のとき、伝送時間は何秒か。

解き方

まず、問題文から条件を整理します。

データ量：10MByte
通信速度：100Mbps
伝送効率：50% = 0.5

最初に、データ量をbitに変換します。

10MByte × 8 = 80Mbit

次に、伝送効率を考慮した実効伝送速度を求めます。

100Mbps × 0.5 = 50Mbps

最後に、伝送時間を計算します。

80Mbit ÷ 50Mbps = 1.6秒

したがって、答えは 1.6秒 です。

計算問題でよくあるミス

伝送時間の計算では、次のようなミスが起こりやすいです。

Byteをbitに変換し忘れる
1Byte = 8bitを逆に使ってしまう
伝送効率を掛け忘れる
MbpsやMByteの「M」に惑わされる
秒、分など時間単位の変換を忘れる

特に、Byteとbitの変換、伝送効率の反映は必ず確認しましょう。

覚え方のコツ

伝送時間の計算では、次の順番で解くとミスを減らしやすくなります。

データ量を確認する
Byteならbitに変換する
通信速度を確認する
伝送効率があれば通信速度に掛ける
データ量 ÷ 実効伝送速度で計算する

この順番を固定しておくと、試験本番でも落ち着いて対応しやすくなります。

暗号化技術の基本

情報セキュリティでは、データを安全にやり取りするために暗号化技術が使われます。

暗号化とは、第三者に内容を読まれないように、データを一定のルールで変換することです。
暗号化されたデータを元に戻すことを、復号といいます。

試験で特に押さえたいのは、次の3つです。

共通鍵暗号方式
公開鍵暗号方式
デジタル署名

共通鍵暗号方式とは

共通鍵暗号方式とは、送信者と受信者が同じ鍵を使って暗号化と復号を行う方式です。

たとえば、Aさんがデータを暗号化するときも、Bさんがデータを復号するときも、同じ鍵を使います。

共通鍵暗号方式の特徴は、処理が比較的速いことです。
そのため、大量のデータを暗号化する場合に向いています。

一方で、問題になるのが鍵の受け渡しです。

同じ鍵を使うため、その鍵を相手に安全に渡す必要があります。
もし鍵が第三者に知られてしまうと、暗号化されたデータを読まれる可能性があります。

代表例としては、AESがあります。

公開鍵暗号方式とは

公開鍵暗号方式とは、公開鍵と秘密鍵という2つの鍵を使う方式です。

公開鍵：誰に見られてもよい鍵
秘密鍵：本人だけが持つ鍵

データを送る場合、送信者は受信者の公開鍵を使って暗号化します。
そして、受信者は自分の秘密鍵を使って復号します。

この方式では、秘密鍵を他人に渡す必要がありません。
そのため、鍵の受け渡しの安全性を高めやすいという特徴があります。

一方で、共通鍵暗号方式に比べると処理が重く、速度が遅くなりやすいという欠点があります。

代表例としては、RSAがあります。

デジタル署名とは

デジタル署名とは、データの送信者が本人であることや、データが改ざんされていないことを確認するための技術です。

通常の暗号化では、受信者の公開鍵で暗号化し、受信者の秘密鍵で復号します。

一方、デジタル署名では、送信者が自分の秘密鍵を使って署名し、受信者が送信者の公開鍵を使って確認します。

デジタル署名によって、次のことを確認できます。

送信者が本物であること
データが途中で改ざんされていないこと
後から「送っていない」と否認されにくいこと

つまり、デジタル署名はなりすまし防止や改ざん検出に役立つ技術です。

共通鍵暗号方式・公開鍵暗号方式・デジタル署名の違い

3つの違いを簡単に整理すると、次のようになります。

項目	内容
共通鍵暗号方式	同じ鍵で暗号化・復号する
公開鍵暗号方式	公開鍵と秘密鍵のペアを使う
デジタル署名	送信者の確認や改ざん検出に使う

試験では、細かい仕組みよりも、どの鍵を使うのか、何のために使うのかを押さえることが重要です。

マルウェアとサイバー攻撃の基礎

情報セキュリティの問題では、マルウェアやサイバー攻撃の用語が問われることがあります。

用語を知らないと判断しにくいですが、意味を一度理解しておけば、選択肢を絞りやすくなります。

ランサムウェアとは

ランサムウェアとは、感染したパソコンやサーバのデータを勝手に暗号化し、使えなくしてしまうマルウェアです。

そのうえで、攻撃者は「元に戻してほしければ金銭を支払え」と要求します。

ランサムは英語で身代金を意味します。
つまり、ランサムウェアは身代金要求型のマルウェアと考えると覚えやすいです。

主な特徴は次のとおりです。

データを暗号化して使えなくする
復旧と引き換えに金銭を要求する
企業や組織を狙う事例も多い
バックアップや更新管理が重要になる

標的型攻撃とは

標的型攻撃とは、特定の企業、組織、個人を狙って行われるサイバー攻撃です。

不特定多数にばらまく攻撃ではなく、あらかじめ狙いを定めて攻撃する点が特徴です。

たとえば、取引先や社内関係者を装ったメールを送り、添付ファイルを開かせたり、不正なリンクをクリックさせたりします。

標的型攻撃の特徴は次のとおりです。

特定の組織や個人を狙う
業務メールを装うことがある
添付ファイルやリンクを使うことがある
情報窃取や内部侵入を目的とすることがある

「特定の相手を狙う攻撃」と覚えておくとよいでしょう。

ゼロデイ攻撃とは

ゼロデイ攻撃とは、ソフトウェアの脆弱性が見つかってから、修正プログラムが提供される前に行われる攻撃です。

脆弱性とは、ソフトウェアやシステムのセキュリティ上の弱点のことです。

修正プログラムがまだ提供されていない段階で攻撃されるため、防御が難しい場合があります。

ゼロデイ攻撃の特徴は次のとおりです。

未修正の脆弱性を悪用する
修正プログラムが出る前に攻撃される
対策が難しい場合がある
最新情報の確認や多層防御が重要になる

「ゼロデイ」は、対策までの日数がゼロであることをイメージすると覚えやすいです。

技術士第一次試験での覚え方

ネットワーク・情報セキュリティは、範囲を広げすぎると覚えることが多くなります。
試験対策では、まず頻出しやすいポイントに絞って整理しましょう。

伝送計算は単位変換を最優先する

伝送時間の計算では、公式そのものよりも単位変換が重要です。

特に、次の3点を確認しましょう。

データ量はByteかbitか
通信速度はbpsか
伝送効率があるか

基本の流れは次のとおりです。

Byteをbitに変換 → 実効伝送速度を求める → データ量を速度で割る

この流れを覚えておけば、落ち着いて計算しやすくなります。

暗号化技術は鍵の使い方で整理する

暗号化技術は、鍵の使い方で整理すると理解しやすくなります。

共通鍵暗号方式：同じ鍵を使う
公開鍵暗号方式：公開鍵と秘密鍵を使う
デジタル署名：秘密鍵で署名し、公開鍵で確認する

特に、デジタル署名は「暗号化」と混同しやすい部分です。
機密性を守るためというよりも、本人確認や改ざん検出に使うと考えると分かりやすくなります。

サイバー攻撃は目的で分類する

サイバー攻撃の用語は、目的で分類すると覚えやすくなります。

ランサムウェア：身代金を要求する
標的型攻撃：特定の相手を狙う
ゼロデイ攻撃：未修正の脆弱性を狙う

単語だけを丸暗記するよりも、「何をする攻撃なのか」を理解しておくと、選択肢問題で判断しやすくなります。

FAQ

伝送時間の計算式は何ですか？

伝送時間は、基本的に データ量 ÷ 伝送速度 で求めます。

伝送効率を考慮する場合は、次のように計算します。

伝送時間 = データ量 ÷（通信速度 × 伝送効率）

ただし、データ量がByteで、通信速度がbpsの場合は、1Byte = 8bitに変換してから計算します。

Byteとbitの違いは何ですか？

Byteは主にデータ量を表す単位で、bitは通信速度などで使われる単位です。

重要な関係は次のとおりです。

1Byte = 8bit

伝送時間の計算では、Byteとbitを混同すると答えが大きくずれるため注意が必要です。

bpsとは何ですか？

bpsは、bits per secondの略です。
日本語では、1秒あたりに送信できるbit数を表します。

たとえば、100Mbpsは、1秒あたり100Mbitのデータを送れる速度を意味します。

共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式の違いは何ですか？

共通鍵暗号方式は、送信者と受信者が同じ鍵を使う方式です。
処理が速い一方で、鍵を安全に共有する必要があります。

公開鍵暗号方式は、公開鍵と秘密鍵のペアを使う方式です。
鍵の受け渡しを安全にしやすい一方で、処理は比較的重くなります。

デジタル署名は何を証明する技術ですか？

デジタル署名は、送信者が本人であることや、データが改ざんされていないことを確認するための技術です。

主に、次の目的で使われます。

なりすまし防止
改ざん検出
否認防止

通常の暗号化とは目的が少し異なるため、区別して覚えましょう。

ランサムウェアとは何ですか？

ランサムウェアは、感染した端末やサーバのデータを暗号化し、復旧と引き換えに身代金を要求するマルウェアです。

企業や組織を狙った攻撃でも使われることがあり、バックアップやソフトウェア更新などの対策が重要です。

標的型攻撃とは何ですか？