応用情報トピック集

1. 情報セキュリティ

ここは最重要です。情報処理安全確保支援士の勉強ともかなり重なります。

セキュリティ基礎

• 機密性・完全性・可用性（CIA）
• 真正性
• 責任追跡性
• 否認防止
• 信頼性
• 脅威
• 脆弱性
• リスク
• リスクアセスメント
• リスク対応
  • 回避
  • 軽減
  • 移転
  • 受容

暗号

• 共通鍵暗号
  • AES
• 公開鍵暗号
  • RSA
  • 楕円曲線暗号
• ハイブリッド暗号
• 鍵交換
  • Diffie-Hellman
  • ECDH
• ハッシュ関数
  • SHA-256
• MAC
• HMAC
• ソルト
• 暗号学的乱数

電子署名

• 秘密鍵による署名
• 公開鍵による署名検証
• ハッシュ＋電子署名
• 改ざん検知
• 否認防止

PKI・証明書

• CA
• ルートCA
• 中間CA
• サーバ証明書
• クライアント証明書
• X.509
• 証明書チェーン
• トラストアンカー
• SAN
• CRL
• OCSP
• 証明書失効
• CSR

IPAでもPKI、デジタル証明書、ルート証明書、中間CA証明書、CRL、OCSPなどが明示されています。

認証・認可

• ID/パスワード認証
• 多要素認証
• ワンタイムパスワード
• 生体認証
• FIDO
• SSO
• Kerberos
• SAML
• OAuth
• OpenID Connect
• RBAC
• 最小権限
• ゼロトラスト

TLS

• TLSの目的
• TLSハンドシェイク
• サーバ認証
• 証明書検証
• 鍵交換
• セッション鍵
• HTTPS

ネットワークセキュリティ

• ファイアウォール
• パケットフィルタリング
• ステートフルインスペクション
• WAF
• IDS
• IPS
• DMZ
• VPN
• IPsec
  • AH
  • ESP
  • トランスポートモード
  • トンネルモード
  • IKE

Web攻撃

• SQLインジェクション
• XSS
  • 反射型
  • 格納型
  • DOM Based
• CSRF
• SSRF
• OSコマンドインジェクション
• ディレクトリトラバーサル
• セッションハイジャック
• セッション固定攻撃
• HTTPヘッダインジェクション
• クリックジャッキング

その他の攻撃

• DoS / DDoS
• SYN Flood
• DNSキャッシュポイズニング
• ARPスプーフィング
• MITM
• ブルートフォース
• パスワードリスト攻撃
• 辞書攻撃
• フィッシング
• ソーシャルエンジニアリング
• 標的型攻撃
• サプライチェーン攻撃

マルウェア

• ウイルス
• ワーム
• トロイの木馬
• ランサムウェア
• ボット
• スパイウェア
• ルートキット

セキュリティ管理

• ISMS
• ISO/IEC 27001
• セキュリティポリシー
• CSIRT
• インシデント対応
• ログ管理
• フォレンジック
• バックアップ
• BCP

2. ネットワーク

IPAでは大きく「ネットワーク方式」「データ通信と制御」「通信プロトコル」「ネットワーク管理」「ネットワーク応用」に分かれています。

基礎

• OSI参照モデル
• TCP/IPモデル
• カプセル化
• Ethernet
• MACアドレス
• MTU

LAN

• Ethernet
• CSMA/CD
• スイッチ
• L2スイッチ
• L3スイッチ
• VLAN
• IEEE 802.1Q
• STP

IP

• IPv4
• IPv6
• IPアドレス
• ネットワークアドレス
• ブロードキャストアドレス
• サブネットマスク
• CIDR

CIDR計算は重要です。

• /24
• /25
• /26
• /27
• /28
• ホストはいくつ入るか
• 同一サブネットか

ARP・ICMP

• ARP
• ARPテーブル
• ICMP
• ping
• traceroute

ルーティング

• ルーティングテーブル
• デフォルトゲートウェイ
• 静的ルーティング
• 動的ルーティング
• RIP
• OSPF
• BGP
• 最長一致

TCP / UDP

• TCP
• UDP
• ポート番号
• ソケット
• 3-way handshake
• 4-way termination
• ACK
• シーケンス番号
• 再送制御
• フロー制御
• ウィンドウ制御
• 輻輳制御

アプリケーションプロトコル

• HTTP
• HTTPS
• DNS
• DHCP
• SMTP
• POP3
• IMAP
• FTP
• SSH
• SNMP
• NTP

DNS

かなり重要です。

• A
• AAAA
• CNAME
• MX
• NS
• TXT
• PTR
• DNSキャッシュ
• 再帰問い合わせ
• 権威DNS

NAT

• NAT
• NAPT
• プライベートIP
• グローバルIP
• ポート変換

無線LAN

• IEEE 802.11
• SSID
• WPA2
• WPA3
• CSMA/CA

VPN

• IPsec
• SSL-VPN
• 拠点間VPN
• リモートアクセスVPN

性能計算

• 帯域
• スループット
• 転送時間
• RTT
• 回線利用率

3. データベース

IPAの分類は「DB方式」「DB設計」「データ操作」「トランザクション処理」「DB応用」です。

DB基礎

• DBMS
• RDB
• NoSQL
• 階層型DB
• ネットワーク型DB
• オブジェクト指向DB
• ドキュメントDB
• Key-Value DB
• グラフDB

3層スキーマ

• 外部スキーマ
• 概念スキーマ
• 内部スキーマ
• データ独立性

関係モデル

• リレーション
• タプル
• 属性
• ドメイン
• 主キー
• 候補キー
• 外部キー
• 複合キー
• NULL
• 参照整合性

ER図

• エンティティ
• 属性
• リレーションシップ
• 1対1
• 1対多
• 多対多
• カーディナリティ

正規化

超重要。

• 非正規形
• 第1正規形
• 第2正規形
• 第3正規形
• 関数従属性
• 部分関数従属
• 推移的関数従属

SQL

• SELECT
• FROM
• WHERE
• ORDER BY
• GROUP BY
• HAVING
• DISTINCT
• INSERT
• UPDATE
• DELETE

JOIN

• INNER JOIN
• LEFT OUTER JOIN
• RIGHT OUTER JOIN
• 自己結合

集約

• COUNT
• SUM
• AVG
• MAX
• MIN

サブクエリ

• IN
• EXISTS
• NOT EXISTS
• 相関サブクエリ

ビュー

• VIEW
• 仮想表
• セキュリティとの関係

インデックス

• INDEX
• B-tree
• 検索高速化
• 更新性能とのトレードオフ

トランザクション

超重要。

• ACID
  • Atomicity
  • Consistency
  • Isolation
  • Durability
• COMMIT
• ROLLBACK

排他制御

• ロック
• 共有ロック
• 排他ロック
• 2相ロック
• デッドロック

IPAもDBMSの項目としてロック、デッドロック、ACIDを明示しています。

障害回復

• ログ
• WAL
• チェックポイント
• ロールフォワード
• ロールバック
• バックアップ

分散DB

• レプリケーション
• シャーディング
• CAP定理
• 分散トランザクション

4. OS

IPAではOSを「ソフトウェア」の主要カテゴリとして扱っています。

OSの基本

• OSの役割
• カーネル
• ユーザーモード
• カーネルモード
• システムコール

プロセス

• プロセス
• スレッド
• マルチプロセス
• マルチスレッド
• コンテキストスイッチ

CPUスケジューリング

• FCFS
• SJF
• 優先度方式
• ラウンドロビン
• プリエンプティブ
• ノンプリエンプティブ

排他制御

頻出。

• 競合状態
• クリティカルセクション
• mutex
• semaphore
• monitor
• デッドロック

デッドロック

• 相互排他
• 占有待ち
• 非横取り
• 循環待ち

メモリ管理

• 実メモリ
• 仮想メモリ
• ページング
• ページ
• ページテーブル
• ページフォールト
• スワップ
• スラッシング

ページ置換

• FIFO
• LRU
• LFU

ファイルシステム

• ファイル
• ディレクトリ
• inode
• アクセス権
• 絶対パス
• 相対パス
• ジャーナリング

割込み

• 外部割込み
• 内部割込み
• ソフトウェア割込み

仮想化

• 仮想マシン
• ハイパーバイザ
• Type1
• Type2
• コンテナ
• VMとの違い

5. コンピュータアーキテクチャ

IPAでは「プロセッサ」「メモリ」「バス」「入出力デバイス」「入出力装置」に分類されています。

CPU

• CPU
• ALU
• 制御装置
• レジスタ
• PC（プログラムカウンタ）
• 命令レジスタ

命令実行

• fetch
• decode
• execute
• 命令サイクル

クロック

• クロック周波数
• クロックサイクル
• CPI
• CPU実行時間

性能計算

APで重要。

• MIPS
• CPI
• クロック周波数
• 命令実行時間

パイプライン

• パイプライン処理
• ハザード
• 分岐予測
• スーパースカラ

CPUアーキテクチャ

• RISC
• CISC
• マルチコア
• SIMD
• GPU

メモリ

• レジスタ
• キャッシュ
• RAM
• ROM
• SRAM
• DRAM
• フラッシュメモリ

キャッシュ

頻出。

• キャッシュヒット
• キャッシュミス
• ヒット率
• キャッシュメモリ平均アクセス時間

キャッシュ書込み

• write-through
• write-back

記憶階層

• レジスタ
• キャッシュ
• RAM
• SSD
• HDD

ストレージ

• HDD
• SSD
• RAID 0
• RAID 1
• RAID 5
• RAID 6

バス

• データバス
• アドレスバス
• 制御バス

I/O

• DMA
• 割込み
• ポーリング

システム性能

これはかなり頻出です。

• 稼働率
• MTBF
• MTTR
• 可用性

6. CPU・メモリ分野の頻出ポイント

応用情報技術者試験（AP）や情報処理安全確保支援士試験（SC）の午前問題では、CPUやメモリに関する基礎知識が繰り返し出題されます。用語だけでなく、方式ごとの違いや計算方法まで押さえておくことが重要です。

CPU分野の頻出トピック

トピック分類	重要なキーワード	試験での問われ方・要点
アーキテクチャ	CISC、RISC	マイクロプログラム制御で複雑な命令をもつCISCと、ワイヤードロジック制御で単純な命令を高速に実行し、パイプライン化に適したRISCの特徴を比較する。
命令の高速化	パイプライン、スーパースカラ、VLIW	命令の各段階をずらして並行処理するパイプライン、複数の命令を同時実行するスーパースカラ、コンパイラが同時実行可能な命令をまとめるVLIWの違いを問う。
マルチプロセッサ	密結合、疎結合、SMP、キャッシュコヒーレンシ	複数のCPUが主記憶を共有する密結合マルチプロセッサ（SMP）と、CPUごとに主記憶をもつ疎結合マルチプロセッサを区別する。SMPではキャッシュ間のデータ一貫性を保つ技術も重要。
割込み（インタラプト）	内部割込み、外部割込み	ゼロ除算、ページフォールト、未定義命令などによる内部割込みと、タイマ、I/O完了、ハードウェア障害などによる外部割込みを正確に分類する。
性能評価と計算	クロック周波数、CPI、MIPS	1命令当たりの平均クロック数（CPI）、CPU実行時間、1秒間に実行できる百万単位の命令数（MIPS）などを計算する。

メモリ分野の頻出トピック

トピック分類	重要なキーワード	試験での問われ方・要点
メモリの物理特性	SRAM、DRAM	フリップフロップ回路を用いるため高速でリフレッシュ不要なSRAM（主にキャッシュ用）と、コンデンサを用いるためリフレッシュが必要なDRAM（主に主記憶用）の特徴を比較する。
キャッシュメモリ	ライトバック、ライトスルー	キャッシュの更新内容を後で主記憶へ書き戻すライトバック方式と、キャッシュと主記憶へ同時に書き込むライトスルー方式の違いを問う。
メモリアクセス計算	実効アクセス時間、ヒット率	キャッシュのヒット率と各記憶装置のアクセス時間から平均アクセス時間を算出する。問題文のアクセス手順を読み取り、ヒット時とミス時にかかる時間をそれぞれ整理する。
仮想記憶の仕組み	ページング方式、ページフォールト	主記憶と補助記憶を固定長のページ単位で管理する仕組みと、必要なページが主記憶に存在しない場合に発生するページフォールトを理解する。
ページ置換アルゴリズム	LRU、FIFO、スラッシング	主記憶に空きがないときに置換するページを決める方式を比較する。最も長い間参照されていないページを選ぶLRUや、ページ入替えの頻発で性能が大幅に低下するスラッシングが頻出。
アクセス高速化	メモリインタリーブ	主記憶を複数のバンクに分けて並行にアクセスし、連続するメモリアドレスの読み書きを高速化する仕組みを問う。