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【情報I】インターネットのサービスを図解で総まとめ—Web・メール・クラウド・暗号化通信｜武蔵野個別指導塾

公開 2026.10.12更新 2026.10.12武蔵野個別指導塾の特徴高校情報I 単元解説

【情報I】インターネットのサービスを図解で総まとめ—Web・メール・クラウド・暗号化通信のアイキャッチ武蔵野個別指導塾

Webの要求と応答、メールの配送経路、クラウドの共有権限を3枚の図で整理します。HTTPSと電子証明書の役割を、転送時間の計算や公衆無線LANの判断問題と結びつけて学べます。

よくあるのは、理科室の実験台の脇で、実験結果を班で共有しようとして、「Webで開く」「メールで送る」「クラウドに置く」の違いが説明できなくなるという場面です。どれも画面には同じ表が現れるため、同じ仕組みで動いているように感じます。さらに、アドレスがHTTPSで始まっていると、「この表も、相手も、全部安全なのだろう」と一度に判断してしまいがちです。

ところが、表を見るための通信、表の複製を相手へ届ける通信、共有された表を複数人で編集する仕組みでは、データが置かれる場所も、関わる相手も異なります。通信の途中を暗号化しても、共有相手の指定を間違えれば、意図しない人に表を見せてしまいます。

この単元では、画面の見た目から一歩離れ、端末、サーバ、データの流れを順に追います。仕組みを区別できると、用語の穴埋めだけでなく、「何を確認してから送るべきか」「つながるのに表示できないのはなぜか」といった問いにも、根拠を添えて答えられます。

この単元で身につけること

Webの要求と応答を説明します。ブラウザが何を求め、Webサーバが何を返すのかを、HTTPという共通の決まりと結びつけます。
HTTPとHTTPSを区別します。HTTPSで守られる通信の内容と、HTTPSだけでは判断できない掲載内容の正しさを分けて考えます。
電子メールの送信、配送、受信を追います。SMTP、POP、IMAPの名前を、通信の向きとメールの保存先に対応させます。
クラウドの保存と共有を説明します。端末内のファイルとの違いを踏まえ、閲覧権限と編集権限を目的に応じて選びます。
電子証明書と公衆無線LANの確認点を整理します。接続先、通信路、アカウントという別々の観点で、利用場面を判断します。

前のネットワークの学習で扱うIPアドレスやDNSは、相手を探してデータを届ける土台です。その土台の上で、Web閲覧やメールのような具体的な仕事を実現するのが、ここで扱うサービスです。たとえば、ドメイン名から接続先のIPアドレスを調べられても、目的のページが削除されていれば閲覧はできません。「相手に届くこと」と「希望したサービスを受けられること」を分けると、学習のつながりが見えてきます。

基本の考え方

Webは要求と応答の繰り返しでできています

インターネットは、多くのネットワークが相互に接続された仕組みです。Webは、その上で提供されるサービスの1つです。したがって、インターネットとWebは同じ意味ではありません。メールやオンラインのファイル共有も、インターネットを利用する別の使い方です。

Webページを見るソフトウェアをブラウザといいます。ブラウザは、利用者の操作に応じてWebサーバへ要求を送り、その応答として受け取ったデータをもとに画面を表示します。サービスを要求する側をクライアント、要求に応じる側をサーバと呼びます。これは役割の区別であり、「小さな機械はクライアント、大きな機械はサーバ」という大きさの区別ではありません。

HTTPは、Webで要求と応答をやり取りするためのプロトコルです。プロトコルとは、通信の手順やデータの形式などの取り決めです。たとえば、ブラウザがページの取得を求めると、サーバは処理の結果を表す情報と、返せる場合にはページのデータを応答に含めます。HTTPはデータの送信にも使われるため、「読むためだけの決まり」と覚えるのは不十分です。

ページに画像があれば、最初の文書を受け取った後で、画像などを追加で要求することもあります。画面では一度に表示されたように見えても、その裏では複数の要求と応答が進んでいる場合があります。また、ブラウザなどがデータを一時保存して再利用する仕組みをキャッシュと呼びます。毎回すべてのデータを最初から取得するとは限らない点にも注意します。

HTTPSは、HTTPのやり取りをTLSという仕組みで保護して行うものです。通信内容の暗号化、通信中の改ざんの検出、証明書などを用いた接続先の認証に関わります。暗号化されていないHTTPでは、通信経路上で内容を読み取られたり書き換えられたりする危険があります。図1のように、要求と応答の両方が保護の対象になると捉えます。

図1の囲みは、ブラウザとWebサーバとの間で通信が保護されることを表しています。サーバに保存した後のファイルの扱いや、利用者が画面を他人に見せる行為までを、この囲みで守れるわけではありません。HTTPSを見たら、まず「どの区間の通信が保護されるのか」と主語を補って説明しましょう。

メールは相手のサーバに届けてから読みます

電子メールでは、送信者の端末から受信者の端末へ常に直接つながるわけではありません。基本的には、送信者がメールを送信側のメールサーバへ渡し、メールサーバ間で配送し、受信側のメールサーバに保存します。受信者は後から自分のメールを読みます。受信者の端末が電源を切っていても、受信側のメールサーバが受け付けられれば配送が進むのは、この保存の仕組みがあるためです。

SMTPは、メールの送信やメールサーバ間の配送に使うプロトコルです。POPは、サーバにあるメールを端末へ取り込む方式で使われます。IMAPは、サーバ上のメールやフォルダの状態を端末から扱う方式で、複数の端末から既読状態などをそろえて利用しやすい特徴があります。ただし、POPでも設定によってサーバにメールを残せますし、IMAPでも端末内にメールの写しを保存する場合があります。保存場所について「必ず消える」「端末には何も残らない」と断定しないことが大切です。

ブラウザで使うWebメールでは、利用者のブラウザとWebメールのサービスとの間で通常HTTPSを使います。そのサービスの裏側で、別のメールサーバへ配送するときにはSMTPなどが関わります。「メールだから画面から先はすべてSMTP」と判断せず、どの機器の間を見ているかを確認します。

宛先のToは主な受信者、Ccは内容を共有する相手を指定します。Bccに指定した宛先は、通常ほかの受信者に表示されません。ただし、Bccは本文を暗号化する機能ではありません。添付ファイルを含む内容は指定した相手に届きます。相手が転送したり複製したりする可能性もあるので、アドレスと添付内容は送信前に確かめます。

クラウドと電子証明書は別の役割を担います

クラウドサービスは、ネットワークを通じて、提供者側のコンピュータの保存領域やソフトウェアなどを利用するサービスです。手元にすべての設備やソフトウェアを用意しなくても、ファイルの保存、共同編集、処理の実行などができます。データが文字どおり空中に浮いているのではなく、サービス提供者が管理するコンピュータで保存や処理が行われます。

クラウドに表を置けば、班のメンバーが同じ保存先の表を扱えます。一方、表をメールに添付して配ると、受け取った人ごとに別の複製ができ、それぞれの修正が自動で1つになるとは限りません。クラウドであっても、端末にダウンロードした複製と、共有している元のファイルを取り違えれば、別々の版が生まれます。「いま編集しているのはどこにある表か」を確かめる必要があります。

クラウドの利用では、必要な人に必要な範囲の権限を与えます。読むだけの人には閲覧、内容を変える人には編集というように分けます。ログインできることと、すべてのファイルを編集できることは別です。認証は利用者などが誰なのかを確かめること、認可は何をしてよいかを決めることと整理すると、共有設定の意味を理解できます。

HTTPSで使うサーバの電子証明書には、対象となるドメイン名や公開鍵、有効期間などの情報が含まれ、認証局による電子署名で内容を検証できるようになっています。ブラウザは、信頼できる認証局へつながる証明書の関係、接続先の名前との一致、有効期間などを確認します。公開鍵は公開してよい鍵で、対応する秘密鍵はサーバ側が厳重に管理します。証明書そのものを秘密に配る仕組みではありません。

TLSでは、公開鍵暗号に関わる技術などを使って相手の確認や鍵の確立を行い、その後の通信データは主に共通鍵暗号で効率よく保護します。「すべてのページを証明書で直接暗号化する」という説明は正確ではありません。情報Iでは細かな計算手順よりも、証明書による相手の確認と、通信データの暗号化という役割を区別しましょう。

例題で解き方を確かめる

例題1　HTTPSから判断できることを選ぶ

実験結果を送信する画面を開きました。接続先のドメイン名は自分が使う予定のものと一致し、ブラウザに証明書に関する警告はありません。「通信内容が保護される」「掲載されている説明はすべて正しい」「運営者は必ず信用できる」のうち、HTTPSの仕組みを根拠にいえるものを選びます。

まず判断の対象を通信、掲載内容、運営者に分けます。保護の仕組みが何に働くかをそろえないと、異なる種類の安全を混同するためです。
次にHTTPSが保護する区間を確認します。通常の正しく検証されたHTTPS接続では、ブラウザと接続先との通信内容を暗号化し、改ざんを検出します。
最後に残りの主張を検討します。誤った説明を載せたサイトや、人をだまそうとするサイトでも、自分のドメインに対する証明書を取得してHTTPSを使えるため、内容や運営者の信用までは保証されません。

答え：HTTPSを根拠にいえるのは「通信内容が保護される」です。

ここでいう保護は、端末自体が不正なソフトウェアに操作されていないことなど、通信以外の条件まで一度に保証するものではありません。試験では「必ず」「すべて」という表現に注意し、どこまでなら仕組みからいえるかを絞って答えます。

例題2　メールの経路にプロトコルを当てはめる

送信者がメールソフトを使い、送信側メールサーバへメールを渡します。そこから受信側メールサーバへ配送し、受信者は複数の端末で同じフォルダや既読状態を扱います。送信、配送、受信時の利用に適したプロトコルを、それぞれ選びます。Webメールは使わないものとします。

送信者のメールソフトから送信側サーバへ渡す部分を取り出します。ここはメールを送り出す段階なので、SMTPを対応させます。
サーバ同士の部分を取り出します。受信者のメールを保管するサーバへ配送する段階も、SMTPを使います。
受信者がサーバのメールを扱う部分を考えます。複数の端末でサーバ上の状態をそろえるという条件から、IMAPを選びます。

答え：送信はSMTP、サーバ間の配送もSMTP、受信者の利用はIMAPです。

図2のように、同じ「メールを使う」という動作を区間に分けると、名前を暗記するだけの場合よりも判断が安定します。矢印は主にメールが渡る向きを示し、IMAPの区間では状態の操作などの要求も反対向きに流れます。

図2の受信者が読む前に、受信側サーバにはメールが保存されています。ただし、送信ボタンを押したことだけで、相手が読んだと判断はできません。宛先の誤りや受信側の容量などで配送できない場合もあり、サーバへの配送と人による確認は分けて考えます。

対応関係をPythonで確かめると、次のようになります。これは通信を行うプログラムではなく、選んだ組合せを表示するものです。

protocols = {"送信": "SMTP", "配送": "SMTP", "受信": "IMAP"}
for stage in ["送信", "配送", "受信"]:
    print(stage, protocols[stage])

出力は次のとおりです。

送信 SMTP
配送 SMTP
受信 IMAP

例題3　クラウドへの転送時間を求める

実験の動画60 MBを、実効的な上り通信速度20 Mbpsでクラウドにアップロードします。1 MB = 10⁶ B、1 Mbps = 10⁶ bit/s、1 B = 8 bitとし、追加の通信や待ち時間は考えません。必要な時間を求めます。

ファイルの量をビットにそろえます。通信速度がbit/sで与えられているので、60 MB = 480 Mbitに直す必要があります。
データ量を1秒当たりの転送量で割ります。480 Mbit ÷ 20 Mbit/s = 24 sとなり、単位も秒になります。
問題の条件を確認します。上りは端末からサービス側へ送る向きなので、ダウンロード用の下り速度ではなく、指定された上り速度を使います。

答え：この条件で必要な転送時間は24秒です。

計算をPythonで表すと次のようになります。MBのBはバイト、Mbpsのbはビットに関わる表記なので、同じMが付いていても、そのまま60を20で割ることはできません。

size_mb = 60
speed_mbps = 20
seconds = size_mb * 8 / speed_mbps
print(seconds)

出力は次のとおりです。

24.0

実際の通信では速度の変動や処理の待ち時間があるため、この結果が毎回の所要時間を約束するわけではありません。公称の回線速度と実際にファイルを送れる速度の違いもあります。計算問題では、データ量、速度、無視してよいものがどこまで指定されているかを読むことが出発点です。

例題4　共有権限を目的に合わせて決める

実験の記録表をクラウドで共有します。担当Aと担当Bは表を書き換え、確認者Cは内容を読むだけです。班以外には公開しません。全員が編集できる公開リンクと、相手を指定した共有のどちらが適切かを選び、権限も決めます。

利用者ごとの作業を分けます。AとBには書き換えが必要で、Cには書き換えの必要がないため、同じ権限を一律に与える理由がありません。
対象者を限定します。班以外には公開しないという条件があるので、リンクを知る人が広く利用できる設定ではなく、指定した相手への共有を選びます。
最小限の権限を設定します。AとBは編集、Cは閲覧にし、作業が終わった後に権限を見直すことも考えます。

答え：指定した相手に共有し、AとBは編集、Cは閲覧にします。

権限表から編集できる人だけを取り出すPythonの例です。実際のサービスの設定を変更するものではありませんが、「同じファイルを開ける」と「同じ操作ができる」の違いを確かめられます。

permissions = {"A": "編集", "B": "編集", "C": "閲覧"}
editors = []
for person, permission in permissions.items():
    if permission == "編集":
        editors.append(person)
print(" ".join(editors))

出力は次のとおりです。

A B

つまずきやすいところと直し方

誤り1　HTTPSなら接続先を確かめなくてよい

誤った書き方は「HTTPSなら、公衆無線LANの名前もサイトの内容も正しい」です。どこが違うかというと、HTTPSはWeb通信を保護する仕組みであり、無線LANの運営者の正体や掲載内容の正しさを一括して保証しない点です。正しい書き方は「無線LANの接続先とWebの接続先を確認し、HTTPSの通信保護とは分けて判断する」です。

公衆無線LANでは、施設が案内しているネットワーク名を確認します。ネットワーク名はSSIDと呼ばれますが、見慣れた名前と同じ表示があるだけで本物だとは断定できません。自動接続の設定や、接続後に突然現れる入力画面にも注意します。意図しない証明書の警告が出たときは、警告を無視して先へ進まず、接続先や時刻設定などを確認します。

無線LAN側の暗号化は、基本的には端末とアクセスポイントの間を保護します。HTTPSは、ブラウザからWebの接続先までの別の区間を保護します。VPNも通信保護に使われますが、その場合はどこまでがVPNの保護区間かを確認する必要があります。どの仕組みでも「名前を知っているから全部安全」と短縮せず、守られる区間を言葉にします。

誤り2　同期していればバックアップは不要

誤った書き方は「クラウドと同期しているので、誤って削除しても必ず元に戻せる」です。どこが違うかというと、同期は複数の場所の状態をそろえる働きであり、削除や誤った変更も反映されることがある点です。正しい書き方は「同期とは別に、履歴や復元機能の条件を確かめ、必要なバックアップを用意する」です。

履歴が残るサービスでも、保存期間や復元できる対象には条件があります。共有相手がファイルを書き換えた場合も、通信が暗号化されているかどうかとは別に、編集権限の影響を受けます。図3のように、同じ記録表につながる人でも権限を分けておけば、不必要な変更を減らせます。

図3では、担当者は編集でき、確認者は閲覧だけを行います。ただし、閲覧だけでも画面に表示された内容を記録される可能性はあります。後から共有を解除しても、相手がすでに保存した複製まで自動で回収できるとは限りません。共有の前に、見せてよい内容かを確かめることが必要です。

誤り3　メールの送信と受信には同じ名前を使う

誤った書き方は「受信者がメールを読むので、送信側サーバから受信側サーバへの配送もIMAP」です。どこが違うかというと、受信者に関わる作業をすべて受信用のプロトコルにまとめている点です。正しい書き方は「サーバ間の配送はSMTP、受信者がサーバ上のメールを扱う段階はIMAPなど」です。

直すときは、送信端末、送信側サーバ、受信側サーバ、受信端末の4つを紙に書きます。そのうえで、問題がどの2つの間を尋ねているか線を引きます。Webメールならブラウザとサービスの間を別に描き足すと、HTTPSとSMTPが同じサービスの中で共存する理由も説明できます。

さらに、メールの各区間で暗号化通信が使われることと、送信者から最終受信者だけが本文を読めることは同じではありません。サーバが本文を扱える構成もあるため、WebメールをHTTPSで開いたという事実だけから、配送経路全体や保存時の扱いまで断定しないようにします。

練習問題

練習1　通信と内容の信頼性

あるWebページは証明書の警告なくHTTPSで開けましたが、表示された説明には根拠が書かれていません。「通信が保護される」と「説明が正しい」の両方を、HTTPSだけで判断できますか。理由を添えて答えます。

練習2　Webメールの2つの区間

ブラウザでWebメールを開き、別のメールサービスの利用者へ送信しました。ブラウザとWebメールのサービスとの間で通常使うプロトコルと、メールサーバ間の配送に使うプロトコルを答えます。また、相手の端末の電源が切れているだけで、必ず配送に失敗するかを考えます。

練習3　アップロードの時間

データ量45 MBのファイルを、実効的な上り速度12 Mbpsで送ります。例題3と同じ単位の定義を用い、追加の通信や待ち時間を無視した場合の所要時間を求めます。使った式も書きます。

練習4　共有と同期の判断

共有表を担当Dだけが編集し、確認者Eは読むだけにします。Dが誤って表を削除すると、その削除が同期先にも反映される設定です。DとEの権限を答え、「同期があるから別の備えはいらない」という判断の誤りを説明します。

答えと解説

練習1の答え：両方は判断できません。HTTPSはブラウザと接続先の通信を保護しますが、説明の正しさを保証しません。発信者や説明の根拠などを別に確認する必要があります。

練習2の答え：ブラウザとの間は通常HTTPS、サーバ間の配送はSMTPです。相手の端末が停止していても、受信側サーバが受け付けられれば保存できるので、端末の停止だけで必ず失敗するとはいえません。

練習3の答え：30秒です。45 MBを360 Mbitに直し、360 ÷ 12 = 30と計算します。45 ÷ 12 = 3.75では、バイトとビットがそろっていません。

練習4の答え：Dは編集、Eは閲覧です。同期では削除も反映されるため、同期だけで復元が保証されるとはいえません。履歴・復元機能の条件を確認し、必要に応じて別にバックアップを残します。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

クラウドのサービスでは、利用者、ファイル、アクセス権など多くの情報を関連づけて管理します。次にデータベースを学ぶときは、「誰のどのデータを、どの条件で取り出すか」という問いにつながります。また、認証と権限の区別は、情報セキュリティの学習で、不正な閲覧や変更を防ぐ仕組みを考える土台になります。

家庭では、5分でできる確認を2つ試せます。1つ目は、普段のWeb利用を1つ思い浮かべ、紙にブラウザとサーバを描いて、要求と応答の矢印を入れることです。その横に「HTTPSが守る区間」と「それだけでは保証しないこと」を1つずつ書きます。実際に不審なサイトへアクセスする必要はありません。

2つ目は、架空の実験表について「編集する2人、読むだけの1人」という条件を決め、3人の権限表を紙に書くことです。続けて、メールの添付で配った場合とクラウドで共有した場合で、修正がどこに残るかを説明します。お子さまと一緒に確かめるときも、用語を言えるかだけでなく、矢印の両端を説明できるかを見ると理解の状態を捉えやすくなります。

個別指導で確かめる際には、プロトコル名を忘れたのか、端末とサーバの役割が混ざっているのかまで戻ります。転送時間で止まった場合は、サービスの説明とは切り分けて、Bとbitの換算から計算を組み直します。

まとめ

実験結果の表を届ける方法を選ぶとき、必要なのは名前の暗記だけではありません。相手に複製を送るのか、同じ保存先を一緒に扱うのか、読む権限だけで足りるのかを判断すると、通信の仕組みと利用目的が結びつきます。安全かどうかを考える場合も、接続先、通信区間、保存先、操作できる人をそれぞれ確かめれば、確認すべき点が具体的になります。

「どの相手との、どの区間を、何から守るのか」まで書けて、暗号化通信の説明は完成します。