🍀概要
ネットワークスペシャリスト試験 令和7年 午後2 問2を題材に、AIを活用して詳細に解析した結果を示すものです。
本稿では、問題を単なる模範解答の提示にとどめず、論述形式に再構築して多角的に検討することで、実務で求められる課題発見力・抽象化力・全体設計の視座を獲得することを狙いとしています。
これにより、試験対策の枠を超え、問題文に内在する本質的な課題やネットワークスペシャリストとしての思考プロセスを深く理解するための示唆を提供します。
🧾問題・設問（NW-R07-1-PM2-Q2）
出典：情報処理推進機構 ネットワークスペシャリスト試験 令和7年 午後2 問2(🔗取り扱いガイドライン)
📘記述式問題（IPAオリジナル）
■タイトル
IoTシステムの設計について
※IPA公式問題PDF（独自OCR処理版） 問題文・解答はこちらから入手可能
■要約（AI生成）
200文字程度
ネットワークスペシャリストは，LPガス使用量の遠隔検針サービス開始に向け，IoTシステムを開発する。全国規模のGメーター（LPガスメーター）にLTE-Mを採用し，長時間稼働のため低消費電力を重視する。Z社の閉域通信サービスを利用し，CoAPとDTLSの利用を検討。Gメーターはデータ測定後にスリープし，異常を通知する。高精度な時刻同期とセキュリティ設計も考慮する。
800文字程度
ネットワークスペシャリストとして，Y社が全国のLPガス販売業者向けにLPガス使用量の遠隔検針サービスを開始するためのIoTシステム開発プロジェクトに参画する。本プロジェクトでは，遠隔検針機能を持つGメーター（LPガスメーター）と，それを管理するサーバから構成されるIoTシステムの機能と構成を検討する。要件として，全国規模でのサービス提供とGメーターの長時間稼働が求められる。
無線回線の選定では，IoT向けに低消費電力，広範囲をカバーするLPWA技術を調査した。LPWAはセルラー系（LTE-M，NB-IoTなど）と非セルラー系（LoRaWAN，Sigfoxなど）に大別され，920MHz帯の非ライセンスバンドは電波干渉が少ない特徴を持つ。全国規模の要件から，LTE-Mを利用したZ社のIoT向け通信サービスを選定する。Z社のサービスは，IPsecVPNを用いた閉域網接続を提供し，プライベートIPアドレスでのGメーターとGメーター管理サーバ間の通信を可能にする。通信コストの試算により，安価なサービス提供の実現性を確認する。
GメーターとGメーター管理サーバ間の通信プロトコルには，CoAP（Constrained Application Protocol）を採用する。CoAPはWeb技術との親和性が高く，伝送効率を考慮しUDP上で動作する。データの保護が必要な場合はDTLS（Datagram TLS）を利用可能である。CoAPはメッセージIDやトークンを用いた信頼性，および要求と応答の関連付けメカニズムを備える。図7に示すように，Gメーターは毎日午前0時の測定後，前日分のデータを複数回に分けてPOSTメソッドで送信し，異常検知時には即座に通知する。測定後，次の測定時刻までスリープすることで省電力化を図る。
CoAP通信におけるセキュリティでは，DTLS利用時のGメーターへの処理負荷を考慮し，今回は利用しない判断をする。これは，通信が閉域網で行われる前提と，Gメーター管理サーバでの集計・情報提供までのセキュリティ設計全体を考慮した判断である。また，Gメーターの長時間稼働に伴う時刻誤差の問題に対し，時刻同期処理の組み込みを検討する。IoTシステムの構成では，Gメーター，Z社IoTサービス，Y社サービス拠点（Gメーター管理サーバ，情報提供サーバ，メールサーバ）からなる全体像を設計する。Gメーター管理サーバはNTPサーバと時刻同期し，LPガス消費量集計と異常通知メールの送信を担う。
📘論述式問題（再構築版：NW-R07-1-PM2-Q2K）
■タイトル
IoT社会におけるネットワークインフラ設計の戦略的構想と実装について
■内容
今日の企業活動において，IoT（Internet of Things）システムの導入は，新たなサービス創出，業務効率化，顧客体験向上など，多岐にわたるビジネス変革をもたらす可能性を秘めている。しかし，IoTシステムの実現には，膨大な数のデバイス接続，広範囲にわたる通信要件，低消費電力での長期稼働，そして高度なセキュリティ確保など，従来のネットワークインフラ設計とは異なる特有の課題が存在する。
このような状況では，適切なネットワークインフラ設計が行われない場合，通信品質の不安定化，運用コストの増大，セキュリティ脆弱性の露呈といった問題が発生し，結果としてIoTサービスの品質低下や事業の失敗を招くリスクが存在する。また，高齢化や人口減少による人手不足，災害時の即時対応ニーズ，エネルギー効率向上に向けた取り組みなど，社会的課題への対応がIoT活用を促進する背景となっている。
ネットワークスペシャリストは，これらの経営上の課題を解決するために，IoTシステムにおけるネットワークインフラ設計方針を策定することがある。その際には，まず，次のような事項を検討し，IoTシステムを安定かつ安全に運用するためのネットワークインフラ設計の必要性や経営上の有効性を明らかにすることが重要である。
・IoTシステムが要求する機能や性能を満たすために，どのようなネットワーク構造や技術が必要となるか。
・適切なネットワークインフラ設計によって，IoTシステムが経営にどのような有効性をもたらすか。
そして，設計によって実現される通信方式，プロトコル，セキュリティ対策，運用・監視体制，優先度を考慮した段階的な導入，設計の効果と費用などを検討し，IoTシステムにおけるネットワークインフラ設計方針を策定する。
さらに，策定したIoTシステムにおけるネットワークインフラ設計方針について，事業部門や関連部署との交渉や調整を行い，彼らからの協力や支持を得た上で，経営層に説明し，承認を求める。
あなたの経験と考えに基づいて，設問ア～ウに従って論述せよ。
なお，解答欄には，文章に加えて，図・表を記載してもよい。
📗設問
■設問ア
あなたが携わったIoTシステムにおけるネットワークインフラ設計方針の策定の背景にある，社会的または地域的な課題，業界全体の動向，ビジネス環境の変化などを踏まえた事業概要と事業特性，対象となるIoTシステムの概要と，そのネットワークインフラにおける課題を，2ページ(800字相当)以内で答えよ。
■設問イ
設問アで述べたIoTシステムについて，あなたはどのようなネットワークインフラ設計方針を策定したか，その技術的な合理性に加え，社会的要請や事業上の課題にどのように応えようとしたのかを含めて述べよ。また，その設計方針がシステムや経営にもたらす効果について，2ページ(800字相当)以上，かつ，4ページ(1,600字相当)以内で具体的に答えよ。
■設問ウ
設問イで述べた設計方針の実現に向けて，社内外の関係者との交渉・調整，および社会的・環境的観点からの配慮を踏まえて，あなたが工夫した点，取り組んだ課題，および今後の展開の見通しなどとともに，1.5ページ(600字相当)以上，かつ，3ページ(1,200字相当)以内で具体的に答えよ。
🪄詳細分析(AI)
論述式問題（NW-R07-1-PM2-Q2K）について、分析した結果を示す。
📝3行まとめ
- 【背景】IoTの拡大により、ネットワークは多数のデバイスを安全かつ効率的に接続する社会基盤としての重要性を増しています。
- 【NW視点】通信特性・電力制約・セキュリティ要件を踏まえた設計思想と、サービス継続性を支えるインフラ構築力が求められます。
- 【行動・着眼点】用途に応じたLPWA技術の選定、閉域網や軽量プロトコルの活用、省電力通信と運用負荷の最適化に向けた設計が重要です。
🧭IoT社会におけるネットワークインフラ設計の戦略的構想と実装についての考察
1. 問題の背景と現状分析
- 現状の課題・問題点:
- IoTシステムは、膨大な数のデバイス、多様な通信規格（LPWA, 5G, Wi-Fi, BLEなど）、低消費電力といった、従来のITネットワークとは全く異なる要件を持つ。既存のネットワーク設計思想のままでは、これらの要求を満たすことはできない。
- 多くのIoTデバイスは、処理能力やメモリが限られており、高度なセキュリティ機能を実装することが困難である。このため、安易にインターネットに接続すると、大規模なDDoS攻撃の踏み台にされたり、機密情報を窃取されたりするリスクが極めて高い。
- 収集したIoTデータを、分析・活用するまでのデータパイプライン（収集、転送、処理、保存）が最適化されておらず、通信コストの増大や、リアルタイム性の欠如といった課題を抱えている。
- 変化の必要性の背景:
- 第4次産業革命とデータ駆動型社会: IoTは、現実世界のあらゆる事象をデータ化し、AIによる分析を通じて新たな価値を創造する、データ駆動型社会の根幹をなす技術である。製造業における予兆保全、社会インフラの遠隔監視、スマートシティの実現など、その活用はあらゆる産業・社会活動に及ぶ。
- 社会的課題の解決: 労働人口の減少を補うための自動化・省人化、激甚化する自然災害への迅速な対応、エネルギー効率の向上といった、現代社会が直面する課題解決の切り札として、IoTへの期待が高まっている。
- エッジコンピューティングの進展: クラウドに全てのデータを送って処理するのではなく、デバイスの近く（エッジ）でデータを処理するエッジコンピューティング技術が実用化。低遅延でのリアルタイムな応答や、通信量の削減が可能となった。
2. 理想像の抽出と具体化
- あるべき理想的な状態:
- エッジコンピューティングとゼロトラストを統合した、自律分散型のIoTネットワーク基盤: 理想像は、単一の集中管理型ネットワークではなく、目的や場所に応じて最適なネットワークを構成要素として組み合わせ、全体として協調して動作する基盤である。その核心は、①エッジコンピューティングによるデータ処理の最適配置と、②ゼロトラスト・セキュリティによる徹底したアクセス管理である。具体的には、現場に設置したエッジゲートウェイが、データの一次処理（フィルタリング、集約）と、プロトコル変換を担う。デバイスとゲートウェイ、ゲートウェイとクラウド間の通信は、全て暗号化され、電子証明書などを用いて相互に認証されたもののみが許可される。ネットワークは、用途に応じて物理的・論理的に分割（セグメンテーション）され、万一デバイスが侵害されても、被害の拡大を最小限に食い止める。
- 克服すべき障壁:
- 技術的障壁: 多様な通信規格やプロトコルを吸収し、相互運用性を確保する技術。多数のデバイスのライフサイクル（登録、監視、アップデート、廃棄）を自動的に管理する技術（Device Lifecycle Management）。リソースの限られたデバイスを安全に保つための軽量なセキュリティ技術。
- 運用的障壁: IT部門と、現場の設備を管理するOT（Operational Technology）部門との文化やスキルのギャップ。両者が連携し、IoTシステム全体の運用体制を構築する必要がある。
- 標準化とエコシステム: 特定のベンダーにロックインされることを避け、長期的に安定したシステムを維持するためには、標準化された技術の採用と、多様なパートナーが参加するエコシステムの活用が重要となる。
- 利害関係者の視点:
- 経営層: IoT活用による新たなビジネスモデルの創出や、既存業務の圧倒的な効率化によるコスト削減を実現できる。収集したデータを、経営戦略の意思決定に活用できる。
- 事業部門（工場の現場など）: リアルタイムのデータに基づき、設備の予兆保全や、生産プロセスの最適化が可能となる。これにより、ダウンタイムの削減や生産性の向上が実現する。
- ネットワーク/セキュリティ担当者: 従来のIT資産に加え、膨大な数のOT資産も管理対象となる。ゼロトラストと自動化の導入により、増大する管理負荷とセキュリティリスクに対応する。
3. 要約
- [200文字]要約:
IoTの価値を最大化するには、専用のネットワーク設計が不可欠。理想像は、エッジコンピューティングで現場のデータを即時処理し、ゼロトラスト・セキュリティで全デバイスを保護する自律分散型ネットワークだ。これにより、リアルタイム性と安全性を両立し、データ駆動型ビジネスを加速させる。 - [400文字]要約:
従来のITネットワークでは、IoT特有の膨大なデバイス数、多様な通信、セキュリティの課題に対応できない。理想的なネットワークは、エッジコンピューティングを導入し、データ発生源の近くで処理を行うことで、低遅延と通信コスト削減を実現する。セキュリティは「何も信頼しない」ゼロトラストモデルを基本とし、デバイス認証と通信暗号化、ネットワークの細分化を徹底する。このアーキテクチャにより、安全かつスケーラブルなIoT基盤を構築し、社会的課題の解決と新たな事業価値の創出に貢献する。 - [800文字]による詳細な考察:
本問題が問うのは、IoTを真のビジネス変革に繋げるための、戦略的なネットワーク構想力である。- あるべき理想像とは、「サイバー（情報空間）とフィジカル（物理空間）をシームレスに融合させる、インテリジェントな社会インフラとしてのIoTネットワーク」である。これは、単にモノを繋ぐだけでなく、収集したデータから意味を抽出し、物理世界へ最適なフィードバックを返すという、CPS（Cyber-Physical System）の中核を担う。技術的には、5G（特にURLLC:超高信頼低遅延通信）によるリアルタイム制御、LPWAによる広域・省電力なデータ収集、そしてエッジAIによる自律的な現場判断を、ユースケースに応じて最適に組み合わせる。ネットワーク全体が、Software-Defined化され、APIを通じてアプリケーションから動的に制御される。セキュリティは、設計段階から組み込まれる「セキュリティ・バイ・デザイン」が徹底され、デバイスの製造段階で固有のIDと証明書を埋め込み、サプライチェーン全体で信頼性を担保する（Supply Chain Security）。
- 理想像実現へのアプローチとして、ネットワークスペシャリストは、技術だけでなく、事業部門が解決したい課題（What）と、そのためのデータ活用方法（How）を深く理解する必要がある。その上で、PoC（概念実証）を通じて、技術的な実現可能性と投資対効果をスモールスタートで検証し、成功モデルを横展開していくアジャイルなアプローチが有効である。
- 期待される効果は、単なるコスト削減に留まらない。例えば、スマート工場では、生産ラインの自律的な最適化によるマスカスタマイゼーションの実現。スマートシティでは、交通量やエネルギー需要のリアルタイム予測による社会全体の効率化など、新たな価値創出が期待される。
- 考慮すべきリスクは、技術的なもの以上に、社会的な側面が大きい。収集したデータのプライバシー保護や、AIによる判断の倫理的な問題、そしてシステム障害が市民生活に与える影響の甚大化など、幅広いステークホルダーとの合意形成が不可欠となる。また、IoTデバイスの物理的な破壊や窃取といった、サイバー攻撃以外の脅威にも備える必要がある。