メタCセキュリティ物語～ネットワークの迷宮：通信の仕組みを知る２～

📌 この記事について
この記事は、セキュリティ資格学習のために、AI（Claude）と共同で作成したコンテンツです。
※間違った解釈がある可能性があります。

この記事の目的
セキュリティの専門用語は、カタカナや略語が多く、初学者にとって非常に取っつきにくいものです。
そこで、専門家じゃなくてもわかるようにストーリー風に構成してみました。

📖 プロローグ：二つの影

【結城の部屋 – 深夜2時】

薄暗い部屋で結城のパソコンのモニターが青白く光っていた。

「山本…あなたと里見が仲良くデートしてる様子、全部見てるわよ」

結城はスマホを取り出し、暗号化チャットアプリを開いた。

画面には相手の名前が表示されていない。匿名アカウント。

結城は冷たく微笑んだ。

「ふふふ…メタCの内部に協力者がいるって、山本も里見も、佐藤も知らないでしょうね」

「外からの攻撃は防げても、内部からの攻撃は防げない。そこが人間の弱いところよ」

【メタC本社ビル – 同時刻】

誰もいないセキュリティルーム。

一人の男が、周囲を警戒しながらPCの前に座った。

田中健一、42歳。メタC セキュリティスタッフ。

田中は震える手でUSBメモリを取り出した。

「…すまない。でも、これしか道がないんだ」

デスクの写真立て。娘の笑顔が写っている。

「来月の学費…住宅ローン…妻の入院費…」

田中は目を閉じ、深呼吸した。

「佐藤…お前がCSIRT責任者になってから、俺は誰からも必要とされなくなった」

「8年間、この会社を守ってきたのは俺なのに…」

田中はUSBメモリをPCに挿入した。

田中は、キーボードの「Y」を押した。

攻撃が始まった。

第1章：データの旅路 – TCPとUDPの世界

💑 デートの始まり

翌日の夜、山本と里見はメタCの中の「星降る展望台ワールド」で待ち合わせをしていた。

「山本くん、昨夜メタCで通信障害があったって佐藤さんから聞いた？」

里見が少し心配そうに言う。

「ああ、僕も気になってた。ボイスチャットが途切れたり、ワールドの読み込みが遅かったり…一時的にログインできなくなった人もいたらしい」

「実はね、ネットワークの仕組みを知っておくと、攻撃者がどこを狙うかわかるの。一緒に勉強しよう？」

里見が優しく微笑む。山本は嬉しそうに頷いた。

「昨夜の障害、もしかして…結城？」

「可能性はあるわ。でも、外部からの攻撃だけじゃないかもしれない…」

里見の表情が少し曇る。

📦 TCPヘッダー – 確実に届ける手紙

「まず、データがネットワークを流れるとき、TCP（Transmission Control Protocol：伝送制御プロトコル、ティーシーピー）っていう仕組みがよく使われるの」

里見が説明を始めた。

「TCPは、データを確実に届けるための”配達証明つき郵便”みたいなもの。送ったデータが相手に届いたか確認して、届いてなかったら再送するの」

TCPヘッダーの構造:

各フィールドの意味:

1. 送信元ポート番号・宛先ポート番号（各16ビット）
   • 「どのアプリからどのアプリへ」を示す
   • 例: ブラウザ（ポート50000）→ Webサーバー（ポート443）
2. シーケンス番号（32ビット）
   • 「このデータは全体の何番目？」を示す
   • 例: 大きなファイルを送るとき、1番目、2番目…と順番をつける
3. 確認応答番号（32ビット）
   • 「ここまで受信しました」と返事
   • 例: 「5番目まで受け取ったから、次は6番目を送って」
4. データオフセット（Data Offset / Header Length）- 4ビット
   • 意味: TCPヘッダーの長さ（32ビット単位）
   • 例え: 「封筒の厚さ」を示す情報。本文がどこから始まるかわかる。
   • 範囲: 5～15（20バイト～60バイト）
5. 予約フィールド（Reserved）- 4ビット
   • 意味: 将来の拡張用に確保された領域（通常は0）
6. コントロールフラグ（Control Flags）- 8ビット
   • ８ビットのフラグ 
   • 詳細は、この後提示する「コントロールフラグ 8種類のフラグ」を参照。
7. ウィンドウサイズ（Window Size）- 16ビット
   • 意味: 一度に受け取れるデータの量（バイト数）
   • 例え: 「郵便受けの大きさ」。一度に何通まで受け取れるか。
   • 用途: フロー制御（送りすぎ防止）
8. チェックサム（16ビット）
   • データが壊れてないか検証
   • 郵便物の「破損チェック」
9. 緊急ポインタ（Urgent Pointer）- 16ビット
   • 意味: 緊急データの終了位置（URGフラグが1のときのみ有効）
   • 例え: 「この部分だけ先に読んで！」という付箋の位置。

例え話:

LINEで長文メッセージを送るとき:

• シーケンス番号 = 「1/5」「2/5」…とページ番号をつける
• 確認応答番号 = 既読マーク「3ページまで読んだよ」
• チェックサム = 文字化けしてないかチェック

📨 UDPヘッダー – 速達便

「じゃあ、UDP（User Datagram Protocol：ユーザーデータグラムプロトコル、ユーディーピー）はどうなの？」

山本が質問する。

「UDPは”配達証明なしの郵便”。届いたか確認しないから速いけど、たまに届かないこともあるの」

UDPヘッダーの構造:

UDPの特徴:

• ヘッダーが8バイトだけ（TCPは20バイト以上）
• シンプルで高速
• 確認応答なし、再送なし

UDPペイロード:

• 実際のデータ本体
• 音声データ、動画データなど

例え話:

• TCP = 大切な契約書（確実に届けたい）
• UDP = 生配信の映像（少し欠けても気にしない、リアルタイム重視）

「メタCのボイスチャットはUDPを使ってるの。多少音が途切れても、リアルタイム性が大事だから」

🚪 ポート番号 – アプリの入口

「さっきから”ポート番号”って出てくるけど、それって何？」

「ポート番号は、”マンションの部屋番号”みたいなもの」

よく使われるポート番号:

FTPの特殊性:

• ポート21: 制御用（「どのファイルを送る？」という指示）
• ポート20: データ転送用（実際のファイル本体）

Submission（587番ポート）:

• メール送信専用のポート
• 古い25番ポートよりセキュア
• 認証が必須（勝手にメール送信できない）

「山本くん、自分のパソコンで開いてるポート、把握してる？」

「え…してない」

「開けっ放しのポートは、攻撃者の侵入口になるの。必要ないポートは閉じておくことが大事よ」

第2章：LANとWAN – 近所と世界

🏘️ LANとWAN

「ネットワークには、LAN（Local Area Network：ローカルエリアネットワーク、ラン）とWAN（Wide Area Network：ワイドエリアネットワーク、ワン）があるの」

LAN（ラン）:

• 家や会社の中のネットワーク
• 範囲: 数メートル～数百メートル
• 速度: 速い（1Gbps～10Gbps）
• 例: 自宅のWi-Fi、会社の社内LAN

WAN（ワン）:

• 離れた場所をつなぐネットワーク
• 範囲: 数キロ～地球規模
• 速度: LANより遅め
• 例: インターネット、会社の本社と支社をつなぐ回線

例え話:

• LAN = マンション内の廊下（住人だけが使える）
• WAN = 公道（誰でも使える、遠くまで行ける）

「昨夜の攻撃はね、多分LAN内から実行されたの」

山本が驚いた表情を見せる。

「え？インターネットからじゃなくて？」

「そう。佐藤さんもそう言ってた。内部犯行の可能性があるって」

🚦 CSMA/CD方式 – LAN内の交通整理

「LANの中では、みんなが同時にデータを送ると衝突（コリジョン）しちゃうの。だからCSMA/CD（シーエスエムエー・シーディー）っていう仕組みで交通整理してるの」

CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

3つの仕組み:

1. Carrier Sense（キャリアセンス）
   • 「誰か話してないかな？」と確認
   • 例: 会議室に入る前にノック
2. Multiple Access（マルチプルアクセス）
   • 複数の人が同じ回線を共有
   • 例: みんなが同じ会議室を使う
3. Collision Detection（コリジョンディテクション）
   • ぶつかった（衝突した）ら検知
   • 例: 二人が同時に話し始めたら気づく

動作の流れ:

1. データを送りたい → 回線が空いてるか確認
2. 空いてる → 送信開始
3. 衝突検知 → ランダムな時間待ってから再送

第3章：ネットワーク機器 – 交通整理の達人たち

① リピーター – 信号の増幅器

「リピーター（Repeater：リピーター）は、弱くなった信号を増幅する機器よ」

[パソコンA] --弱い信号--> [リピーター] --強い信号--> [パソコンB]
                              ↑
                          信号を増幅!

例え話:

• 遠くの友達に話しかけるとき、途中で別の人が「もっと大きい声で伝えるね！」と叫んでくれる

ハブ（Hub：ハブ）:

• リピーターが複数ポートになったもの
• 受信したデータを全ポートにコピー
• 「みんなに同じこと伝える拡声器」

        [パソコンA]
             |
        [ハブ] ← 全ポートにコピー配信
        /   　|   　＼
   [PC B][PC C][PC D]

問題点:

• 全員に届くから、盗聴されやすい
• 無駄なトラフィックが増える

② ブリッジ – 賢い仕分け屋

「ブリッジ（Bridge：ブリッジ）は、どのパソコンがどこにいるか学習して、必要な相手にだけデータを送る機器」

MACアドレス（Media Access Control Address：メディアアクセスコントロールアドレス、マックアドレス）:

• ネットワーク機器の”住所”
• 例: 「00:1A:2B:3C:4D:5E」という形式
• 世界で唯一の番号（製造時に割り当て）

例え話:

• MACアドレス = マンションの部屋番号「301号室」
• ブリッジ = 郵便配達員「301号室宛てだから、3階に配達」

スイッチングハブ（Switching Hub：スイッチングハブ）:

• ブリッジが複数ポートになったもの
• MACアドレステーブルで「誰がどのポートにいるか」記憶
• 必要な相手にだけデータを送る

[パソコンA] → [スイッチングハブ] 
                 ↓（MACアドレス確認）
               [パソコンB]だけに送信
               
他のパソコンには届かない = セキュア!

③ ルーター – 道案内人

「ルーター（Router：ルーター）は、異なるネットワーク同士をつなぐ機器。IPアドレスを見て、どの道を通るか決めるの」

IPアドレス:

• ネットワーク上の”住所”
• 例: 192.168.1.10

例え話:

• ルーター = カーナビ「東京から大阪まで、最短ルートはこっち！」
• MACアドレス = 「マンション内の部屋番号」
• IPアドレス = 「郵便番号と住所」

レイヤー3スイッチ（Layer 3 Switch：レイヤースリースイッチ）:

• ルーター機能を持ったスイッチングハブ
• 高速なルーティングが可能

④ ゲートウェイ – 翻訳者

「ゲートウェイ（Gateway：ゲートウェイ）は、異なるプロトコル同士を変換する機器」

例え話:

• 日本語と英語の通訳
• HTTPとFTPの変換

🔌 ネットワークタップ – 盗聴器

「ネットワークタップ（Network TAP：Test Access Point、ネットワークタップ）は、通信内容を傍受する装置。監視やセキュリティ分析に使うけど、攻撃者も使うの」

[パソコンA] -----┬------ [パソコンB]
               　  |
            [ネットワークタップ]
                 ↓
            通信内容をコピー

用途:

• 正当な使い方: セキュリティ監視、ネットワーク分析
• 悪用: 盗聴、パスワード窃取

「昨夜の攻撃でも、もしかしたらネットワークタップが仕掛けられたかも…」

里見が真剣な表情で言った。

第4章: スイッチングハブの高度な機能

🌳 スパニングツリー – ループ防止

「スパニングツリー（Spanning Tree Protocol：STP、スパニングツリー）は、ネットワークのループ（輪っか）を防ぐ仕組み」

ループの問題:

• スイッチAとスイッチBが二重につながってると、データがぐるぐる回り続ける
• 「ブロードキャストストーム」が発生
• ネットワーク全体がダウン

スパニングツリーの仕組み:

• ループになる経路を自動で遮断
• 障害時は別の経路を自動で有効化

🔗 スタック接続とリンクアグリゲーション

スタック接続（Stacking：スタッキング）:

• 複数のスイッチを1台として扱う
• 管理が楽になる

リンクアグリゲーション（Link Aggregation：リンクアグリゲーション）:

• 複数のケーブルを束ねて、帯域を広げる
• 1Gbps × 4本 = 4Gbps

🏢 VLAN – 仮想的な部屋分け

「VLAN（Virtual LAN：バーチャルラン、ブイラン）は、1台のスイッチを論理的に分割する技術」

なぜ必要？

• 部署ごとにネットワークを分けたい
• セキュリティ向上（営業部のデータを開発部に見せない）

① ポートベースVLAN（Port-based VLAN）

スイッチのポート番号で分ける

[スイッチ]
ポート1-8  → VLAN 10（営業部）
ポート9-16 → VLAN 20（開発部）

② タグVLAN（Tagged VLAN / IEEE 802.1Q）

データに「VLAN ID」というタグをつけて区別

[データ] + [VLANタグ: ID=10]
           ↓
     営業部のネットワークへ

第5章: 無線LAN – 空飛ぶ通信

📡 CSMA/CA方式 – 無線LANの交通整理

「無線LANではCSMA/CA（シーエスエムエー・シーエー）を使うの。有線のCSMA/CDと似てるけど、衝突を”検知”じゃなくて”回避”するの」

CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

バックオフ時間（Backoff Time：バックオフタイム）:

• 回線が空いても、すぐに送らない
• ランダムな時間待ってから送信

📶 IEEE 802.11 – Wi-Fiの規格

「IEEE 802.11（アイトリプルイー はちまるにてんいちいち）は、無線LANの世界共通規格よ」

📻 MIMOとMU-MIMO

MIMO（Multiple Input Multiple Output：マイモ）:

• 複数のアンテナで同時送受信

MU-MIMO（Multi-User MIMO：マルチユーザーマイモ）:

• 複数の機器に同時にデータ送信

🌊 OFDMとOFDMA

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：オーエフディーエム）:

• 周波数を細かく分割して並列送信

OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：オーエフディーエムエー）:

• 複数ユーザーで周波数を共有
• Wi-Fi 6の目玉技術

🎫 トークンパッシング方式

トークンパッシング（Token Passing：トークンパッシング）:

• 「トークン（発言権）」を持ってる人だけが送信できる
• 衝突が起きない

📡 アドホックモード vs インフラストラクチャモード

アドホックモード（Ad-hoc Mode）:

• パソコン同士が直接通信

インフラストラクチャモード（Infrastructure Mode）:

• アクセスポイント（Wi-Fiルーター）を経由

📛 SSID – Wi-Fiの名前

SSID（Service Set Identifier：エスエスアイディー）:

• 無線LANの”ネットワーク名”
• 例: 「Buffalo-A-1234」

🤝 RTS/CTS – 無線の予約システム

RTS/CTS（Request To Send / Clear To Send）:

• 通信する前に「送っていい？」と許可を取る仕組み

📲 IEEE 802.15 – Bluetoothの規格

IEEE 802.15:

• 近距離無線通信の規格
• Bluetooth、Zigbeeなど

第6章: 通信サービス – 広域ネットワーク

🔌 専用回線

専用回線（Leased Line）:

• 2地点を専用のケーブルでつなぐサービス
• 他人と共有しないから安全で高速

📞 ATM専用回線

ATM（Asynchronous Transfer Mode）:

• データを53バイトの「セル」に分割して送る

📡 電波回線

電波回線（Wireless Line）:

• 地上のケーブルが引けない場所で使う
• 衛星通信、マイクロ波通信など

📦 フレームリレー

フレームリレー（Frame Relay）:

• 複数拠点を低コストでつなぐ技術
• 現在はほぼ廃止

🔐 IP-VPN – 仮想専用線

IP-VPN（Internet Protocol Virtual Private Network）:

• インターネット上に仮想的な専用回線を作る技術

MPLS（Multi-Protocol Label Switching：エムピーエルエス）:

• データに「ラベル」をつけて高速転送
• IP-VPNの核心技術

🏠 FTTH – 光ファイバー

FTTH（Fiber To The Home）:

• 光ファイバーを家まで引く
• 超高速（1Gbps～10Gbps）

ONU（Optical Network Unit：オーエヌユー）:

• 光信号を電気信号に変換する装置

📶 WiMAX – 広域無線

WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）:

• 広範囲をカバーする無線インターネット

🔗 PPP – 電話回線の通信

PPP（Point-to-Point Protocol）:

• 2地点間を接続するプロトコル

認証方式:

PAP（Password Authentication Protocol）:

• パスワードを平文で送る（危険）

CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol）:

• パスワードを暗号化して送る

🌐 PPPoE – 光回線の認証

PPPoE（PPP over Ethernet）:

• 光回線でPPPを使う技術
• プロバイダ認証に使う

第7章: 田中の攻撃 – 内部からの脅威

⚡ 攻撃実行の夜

深夜3時。メタC本社ビル、セキュリティルーム。

田中は周囲を確認した。誰もいない。

「…やるしかない」

田中はUSBメモリからツールを起動した。

田中は冷や汗をかきながら、次のツールを起動した。

「これで…結城の要求は満たした」

田中はログを改ざんし、証拠を消去した。

スマホに結城からメッセージ。

田中は罪悪感で手が震えた。

「俺は…何をしてるんだ…」

🚨 異変を察知

翌朝、佐藤から緊急メールが届いた。

山本と里見は顔を見合わせた。

「結城…？」

🛡️ 佐藤の分析

ミーティングルーム。佐藤が深刻な表情でログを見せた。

「昨夜、MACフラッディング攻撃を受けました」

「スイッチのMACアドレステーブルが満杯にされ、一時的にハブモードになりました」

山本: 「ハブモード…？」

佐藤: 「スイッチが賢い動作をできなくなって、昔のハブと同じように、全ポートにデータを垂れ流す状態です」

里見: 「つまり、盗聴可能になったということですね」

佐藤: 「その通りです。さらに、VLANホッピング攻撃も検知されました」

「未使用ポートから、VLAN 20（顧客データベース）へのアクセスが試みられています」

田中が平然と質問する。

田中: 「外部からの攻撃ですか？」

佐藤は少し間を置いて答えた。

佐藤: 「…いいえ。攻撃は社内LANから実行されています」

「内部犯行の可能性が高いです」

室内に緊張が走る。

田中は冷静を装いながら、内心で焦っていた。

（バレた…？いや、まだだ。ログは完全に消した…）

🔧 対策の実施

佐藤: 「今後の対策として、以下を実施します」

1. ポートセキュリティの有効化

• 各ポートで学習できるMACアドレス数を3個に制限
• 不正なMACを検知したら、ポートを自動シャットダウン

2. VLANホッピング対策

• 未使用ポートをすべて無効化
• ネイティブVLANを変更（デフォルトのVLAN 1から変更）
• ダブルタグを検知して遮断

3. ログ監査の強化

• 改ざん検知機能を有効化
• 外部のログサーバーにリアルタイム転送

里見が補足する。

里見: 「スイッチのスパニングツリーも見直しましょう。ループ攻撃も防がないと」

佐藤: 「そうですね。田中さん、設定変更をお願いできますか？」

田中: 「…わかりました」

田中は心の中で舌打ちした。

（くそ…これで次の攻撃が難しくなる…）

💔 結城の反応

数時間後。結城の部屋。

「何…？ポートセキュリティで遮断された…？」

結城の画面に「Access Denied」の文字。

「VLANホッピングも失敗…あの女、やるわね」

結城は悔しそうに唇を噛んだ。

スマホで田中に連絡。

結城の戦いは、まだ続く。

エピローグ: 守り抜いた二人、そして見えない影

「山本くん、お疲れ様」

里見が優しく微笑む。

「ネットワークの仕組み、だいぶわかってきたでしょ？」

「うん。TCP、UDP、ポート番号、VLAN…全部つながってきた」

山本が嬉しそうに答える。

「でも…内部犯行の可能性って、怖いね」

「そうね。セキュリティは技術だけじゃない。人間の問題でもあるの」

里見が真剣な表情で言う。

「信頼してた人が裏切るかもしれない…それが一番怖い」

「でも、諦めないよ。君と一緒に、メタCを守り続ける」

山本が里見の手を握る。

二人は、また新しい脅威に立ち向かう決意を固めた。

その頃、田中は一人、自分のデスクで頭を抱えていた。

「俺は…いつまでこんなことを続けるんだ…」

娘の写真を見つめる。

「すまない…パパは、君のために…」

田中の心は、罪悪感と必要性の間で揺れていた。

セキュリティの戦いに、終わりはない。
外からの敵だけでなく、内からの脅威もある。
でも、正しい知識と、大切な人を守る強い心があれば、必ず立ち向かえる。

📚 用語まとめ

この物語が、あなたのセキュリティ学習の助けになりますように！

💡 学習のポイント
– ネットワークの基礎（TCP/UDP、ポート番号）
– ネットワーク機器の役割（リピーター、ブリッジ、ルーター）
– スイッチングハブの高度な機能（VLAN、スパニングツリー）
– 無線LANの仕組み（IEEE 802.11、MIMO）
– 広域ネットワークサービス（IP-VPN、FTTH）
– 内部犯行のリスクと対策