基本情報技術者試験の内容とは?ITの基礎知識を解説!

ためになる知識

コンピューターは私達の生活をとても便利にし、今や1人1台持っている時代ですが、
それがどのように作られており、動いているのか、ちゃんとわかっていない人も多いと思います。

パソコンの仕組み?全くわかってないよ!ははは!

そこで、コンピューターの仕組みや、
デジタルの基礎知識等、私達の生活に馴染みの深い内容
をピックアップして解説してみました。

コンピューターやスマホなどの機械を、普段意識せずに利用している人がほとんどですが、
これからの時代は、IT化がさらに進み、ITを無視して生きることはできなくなる時代です。

義務教育にプログラミングが取り入れられ、ITに関わる仕事がどんどん増えていくため、
IT知識の必要性は高まっています。

また、ここに書かれている内容は、ほとんど全て「基本情報技術者試験」の内容です。
IT知識の登竜門である基本情報技術者を受けようと思っている人も参考にしてみてください。

コンピューターの仕組み

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まず、コンピューターがどのように動いており、どのように情報を判別しているのか、
ということを解説したいと思います。

みなさんが普段使っているPCやスマホ、また家電にもコンピューターが使われており、
この先の未来においては、さらにコンピューターを内蔵している物が増えていくと言われています。

なんか家電とかどんどん賢くなってるもんねぇ

コンピューターは全ての情報を信号がONかOFFかのみで判断している

コンピューターでは、写真を表示したり、動画を再生したり、計算をしたり、
色々なことができますが、
実はコンピューターは信号がONかOFFかということしか判断できないのです。

ONとOFFだけって、バカだね!はは!

でもそれを連続で行うことによって、色々なことを判断したり、表現しています

例えば、ON→1、OFF→0としたら、それ以外の数字はどう表現すれば良いでしょうか。

実はこんな風にしています。

0 → 0
1 → 1
2 → 01
3 → 11
4 → 100
5 → 101
6 → 110
7 → 111
8 → 1000
9 → 1001
10 → 1010
・・・

このように、ONかOFFかを連続で行うことによって、0と1以外の数字も表現することができます。

数字以外の、画像・動画・音声データもこれと同じ。
例えば、スマホに入っているあなたの写真は、コンピュータの中では、

0000100010111010101110101011・・・

こんな風に認識されているということです。

コンピュータは計算が得意でとても早いので、こんな風な0・1が大量に必要だったとしても、
パッと画面に表示してくれるのです。

現実世界からデジタルへの変換

コンピュータの中で、どんな風にデータが認識されているかはわかったと思います。

では、スマホのカメラで写真や動画を撮った時や、録音をした時、現実世界の風景や音は、
どのようにデジタルに変換されているのでしょうか。

現実世界の現象を計測して、デジタルデータに変換するものを、「センサ」と言います。

例えば、

  • 温度センサ:温度
  • GPSセンサ:地球上の位置や高度
  • 加速度センサ:スピードの上がり方の程度
  • 照明センサ::明るさ
  • ジャイロセンサ:回転
  • 方位センサ:方角

など色々な「センサ」があります。

ここで身近な、デジタルカメラを解説してみます。
デジタルカメラは、現実の風景や物などの光景を、デジタルの画像として変換してくれるものです。

デジタルカメラは、大きく分けて「レンズ」「フィルム」「シャッター」の3つで出来ています。
光が多すぎたり少なすぎたりしないように、光の量を調節するのが、「シャッター」です。

 

 

そこで、調節された光は、色々な方向に飛び交っているため、
それを一定の場所に集めてくれるのが「レンズ」です。

「レンズ」によって集めた光を、「フィルム」に当てるのですが、
「フィルム」には光が当たると化学反応を起こす薬が塗ってあるため、
光があたったところから電気信号が発生します。

光の波長(色)によって、それぞれ異なる電気信号が発生し、
それらの電気信号を先程の0・1で表現することで、現実の風景と同じように
デジタルデータとして保存することができる、という仕組みです。

(参考画像)
「デジタルカメラ 仕組み」の画像検索結果

へ~!カメラってそうやってたんだ!

これらのように、動画撮影するビデオカメラや、音声を変換するマイク、その他色々なセンサも、
現実世界の事象から電気信号を発生させる仕組みを使うことにより、
デジタルデータに変換するのです。

 

コンピューターの内部構造

私達の生活を便利にしてくれているコンピューターですが、
その中身を開けてみると、どのようになっているのでしょうか。

コンピュータは主にこの3つの役割でできています。

  • 計算処理をする脳みその役割:CPU
  • 作業スペースの役割:メモリ
  • データを保存しておく引き出しの役割:HDD(SSD)

例えば、「保存してある写真を見る」という時、写真のフォルダを開き、
画像をダブルクリックすると思いますが、

コンピュータの中では、CPUがメモリやHDDからその画像データを持ってきて、
画像を見るためのシステムを開き、実際に見れるように画面に表示する、ということをしています。

それぞれに性能やサイズがあり、それによって値段も違ってきます。

自分がパソコンに求める性能を、パソコンのどの部分が担っているのか理解していれば、
自分の求めているパソコンを無駄なく選ぶことが出来ます

例えば、イメージはこんな感じ

  • CPU:画面を表示したり、計算したり、ゲームしたり、全ての動作に関わる
  • メモリ:同時に複数のことをする時に関わる
  • HDD(SSD):データを保存できる量に関わる

パソコンで自分がしたいことが何なのかを明確にして、それを満たすだけのパソコンを買うのが
正しいパソコンの選び方です。

 

確かにパソコンって全然選び方わからないもんね

ネットワークの仕組み

各種ラップトップコンピューターとテーブルの近くに座っている人

ご存知とは思いますが、あなたが今読んでいるこの記事を表示するためにも
ネットワークが使われています。

ネットワークは、スマートフォン・PC・家電等、多くのものに接続され、
この世の中で不可欠なものとなっています。

ネットさいこ~。今日も2ちゃんねるしよっと~。

ここでは、ネットワーク関連の身近なものについて、解説してみます。

URLはデータの置き場所を示すもの

URLという言葉、なんとなくのイメージではわかりますが、
具体的に何のことかわかっていない人も多いと思います。

あなたがインターネットで調べ物していて、あるページにアクセスする時、
コンピュータはそのページのデータが置いてある場所を指定して、
「ここに置いてあるデータをくれ」と要求しています

そのデータの置き場所を示すものがURLです。

例えば、以下のURLは、

 

 

「http://www.junperisong.com/page/kihonjoho.html」

・http :プロトコル → ネットワーク通信のルール

・www.junperisong.com
: ドメイン名 → このページが置いてある場所(住所)

・page
: ディレクトリ → データが入っているフォルダ

・kihonjoho.html
: ファイル名

ということになります。

あなたが見ているページのほとんどデータは、どこかの企業のデータベースの中にある1データです。
そこにアクセスすることによって、あなたのデバイスの画面に表示されています。

どこの誰でも他の色々な人の持っているデータにアクセスできる網のような環境であるため、
ネットワークと呼ばれている、ということが理解できたと思います。

ネットワークセキュリティとは

ネットワークは便利なものですが、外部と通信することはそれだけリスクも伴います

企業における個人情報の取り扱いは法律で規定されており、
個人情報が流出しないように対応する必要があります。

また、企業にとってデータは重要な資産ですので、盗み出されないように対応する必要があります。

しかし、セキュリティを厳重にしすぎるあまり、手間がかかりビジネスの効率が
悪くなることもあるので、どこまでセキュリティ対応をするのか、
慎重に見極める必要があるのです。

へ~セキュリティって大変なんだねぇ
あんまり気にしたこと無いや

サイバー攻撃の種類と不正アクセスの方法

個人でコンピュータを使っていると、ウイルス対策等を行うセキュリティソフトの広告を
よく目にすると思います。

企業においても、常に不正アクセス等の、サイバー攻撃の危機にさらされています。

とは言っても、悪い人たちが、どのようにサイバー攻撃や不正アクセスをしているのか、
あまりイメージが無いと思いますので、それをいくつか紹介したいと思います。

サイバー攻撃の種類

サイバー攻撃は、大きく以下の3つに分かれます。

  • システムを作った人が予想しておらず対応できていないような部分への攻撃:脆弱性を利用する攻撃
  • アクセス権をもった本人になりすまして他人がアクセスする攻撃:不正アクセス
  • サーバに高い負荷をかけるような通信を意図的に行い、起こったバグを利用する攻撃:DDoS攻撃

この内、私達に一番身近なものが不正アクセスです。

不正アクセスの主な方法

私達は、色々なサービスを利用するためにパスワードを設定しますが、
悪い人たちは、私達のパスワードを下記のような方法で入手しようとしてきます。

  • パスワードリスト攻撃:リストを販売している裏業者から購入したリストを用いて、他のサイトにアクセスする
  • ブルートフォース攻撃:パスワードやIDを特定するため、使える文字列の組み合わせを片っ端から全て試す攻撃
  • レインボー攻撃:ハッシュ値(わからないように変換した値)から元のパスワードを解析する攻撃

1つ目のパスワードリスト攻撃の対策として、別々のサイトのID/PWは別のものに変えておくことが推奨されているということですね。

こわっ!なりすましとかあるけど、こういうことだったんだ!こわっ!

システム開発はどのように行っているのか

コンピューター画面モニター

ウォーターフォール開発

普段使っているシステムは全て、多くの人たちが時間をかけて作り上げたものです。

システムを開発する際の方法はいくつかありますが、最も多く採用されているのが、
「ウォーターフォール開発」です

ウォーターフォール開発は、大まかに

  1. 「要求定義」:システムを作る目的とどんなものを作るのかを決めよう
  2. 「設計」:システムの細かいところまで決めよう
  3. 「開発」:実際にプログラミングして作ろう
  4. 「テスト」:ちゃんとコードがあってるか・ちゃんと動作するかテストしよう

の流れで行われます。

これを、初めから終わりまでで数ヶ月~数年というスパンで進めていきます。

ウォーターフォール開発は、開発を進める上で、前工程が合っていることが前提であり、
基本的に最初に作ろうと決めたものが途中で変わることは良しとしていません。

そのほうが、開発の失敗が少なく、リスクが小さくなると考えられていました。

初めにこれを作ると決めたものが、途中で変わることの少ない基幹システム等は
ウォーターフォール開発が向いています。

最初に決めて、そのとおりに作る!
慎重な作り方なんだね。

アジャイル開発

Web開発やアプリ開発は、基幹システム等に比べ、市場の変化やユーザーのニーズに合わせて、
仕様がどんどん変わっていきます。

よって、ウォーターフォール開発は向いておらず、近年、
アジャイル開発という開発手法が取り入れられています。

アジャイル開発は、

  1. 「要件定義」
  2. 「開発」

これを週~月の短いスパンで繰り返す手法です。

必要な最低限の機能を持たせた時点でリリースし、ビジネスの要望に合わせ、
どんどんアップデートを重ねていきます。

開発の目的を「開発の成功」では無く、「ビジネスの成功」としているため、
初めに作ると決めたシステムが途中で変化していくことは必要なことであり、
悪いことではないという考え方になります。

どんどん変えていこう!失敗してもいいんだよ!
ってこっちのほうが僕は好きだな。

基本情報技術者試験について

ここまで記載した内容は、「基本情報技術者試験」の内容です。(カメラの仕組みとかは出ません)
「基本情報技術者」はIT業界で働くための基本的な知識を習得することができる資格です。

主にプログラマー・システムエンジニアなどのIT職に従事する人、
あるいはこれから従事しようとする人達を対象とした試験とされており、
ITエンジニアの登竜門的試験と言われています。

合格率は20%~30%で、出題範囲が広く、合格するための勉強時間は約2ヶ月と言われています。

基本情報技術者試験の内容

一般的の公表されている試験内容は以下のとおりです。

 

「テクノロジ系」

  • 基礎理論
  • アルゴリズムとプログラミング
  • コンピュータ構成要素
  • システム構成要素
  • ソフトウェア
  • ハードウェア
  • ヒューマンインタフェース
  • マルチメディア
  • データベース
  • ネットワーク
  • セキュリティ
  • システム開発技術
  • ソフトウェア開発管理技術

「マネジメント系」

  • プロジェクトマネジメント
  • サービスマネジメント
  • システム監査

「ストラテジ系」

  • 企業活動
  • 法務
  • 経営戦略マネジメント
  • 技術戦略マネジメント
  • ビジネスインダストリ
  • システム戦略
  • システム企画

これだけでは、内容がイメージしづらいと思いますが、
上記の説明のような内容と思えば、そこまでとっつきにくいものでは無いように
感じられると思います。

おすすめの勉強本

 

 

「コンピューターってどうやって動いてるの?」のまとめ

これまでコンピューターの仕組みなんて、全然意識してこなかった人も
そこまで理解できない内容ではなかったと思います。

人が作っている物なので、人が理解できないはずはありません。

これをきっかけに、機械やITについて調べてみてはどうでしょうか。

 

また、基本情報技術者試験は、上に内容を記載したとおり、
試験範囲が広く、知識量は多いです。
ここで解説しているのはほんの一部に過ぎません。

しかし、どれもITの基礎知識であり、世の中のテクノロジーと関連の深いものばかりなので、
学ぶ価値は大きいと思っています。

興味があるなら、受けてみてはどうでしょうか。

 

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