コンピュータの中身（数の表し方・ハードウェア・ソフトウェア）、ネットワークとセキュリティ、医療情報システムまでを扱う章。計算は16進数の四則演算・AD変換の分解能・データ量と伝送時間の3型、用語は記憶装置・プロトコル・ファイアウォールとマルウェア・DICOMとHL7が毎年のように出る。同じ趣旨の問題が言い回しを変えて繰り返されるので、各節の表で「何が何の役割か」を対応させれば取り切れる。

3-1 2進数・16進数と文字コード

基数の対応と変換

2進数は0と1だけ、16進数は0〜9とA〜Fを使う。16進数のA〜Fは10〜15を表す。2⁴＝16なので、2進数の4桁が16進数の1桁にちょうど対応する。だから2進数を16進数に直すときは、最下位桁から4桁ずつ区切る（3桁ずつは8進数）。

10進	2進	16進	10進	2進	16進
8	1000	8	12	1100	C
9	1001	9	13	1101	D
10	1010	A	14	1110	E
11	1011	B	15	1111	F

2のべき乗は暗記しておく：2⁸＝256、2⁹＝512、2¹⁰＝1024、2¹²＝4096。8ビット（1バイト）で表せるのは0〜255の256通り。

10進数から2進数・16進数への直し方

手順：10進数を基数（2または16）で割り続け、余りを下から順に並べる。2進数なら「2のべき乗の和に分ける」方が速い。

例	割り算（余り）	答え
126 → 16進	126÷16＝7 余り14（E）	7E
211 → 2進	211＝128＋64＋16＋2＋1	11010011
340 → 16進	340÷16＝21 余り4、21÷16＝1 余り5	154
2進 10110111 → 16進	下位から4桁ずつ：1011｜0111	B7

逆に16進数を2進数にするときは、16進の1桁を2進の4桁に置き換えて並べる（7E＝0111 1110）。上の桁に余った2進数の端数は、左に0を補って4桁にする。8進数は3桁ずつで、16進数と取り違えた肢が出る。

16進数・2進数の計算は「10進に直して計算→戻す」

手順：①16進数の各桁を「上の桁×16＋下の桁」で10進に直す ②10進で計算 ③答えを16で割って商と余りを求め、16進に戻す（2進にするなら2のべき乗に分ける）。答えの選択肢に10進の値をそのまま16進のように並べた肢が混ざるので、最後の変換を省かない。

問題の型	10進に直す	答え
C8 − 4A（16進で答える）	200 − 74 ＝ 126 ＝ 7×16＋14	7E
4A − 25（10進で答える）	74 − 37	37
B8 ＋ 9C（16進で答える）	184 ＋ 156 ＝ 340 ＝ 1×256＋5×16＋4	154（「340」は10進のまま）
A8 ＋ 2B（2進で答える）	168 ＋ 43 ＝ 211 ＝ 128＋64＋16＋2＋1	11010011
2進 01010101 × 3	85 × 3 ＝ 255	11111111
2進 101 × 1011	5 × 11 ＝ 55 ＝ 32＋16＋4＋2＋1	110111

文字コード

文字コード	中身
ASCII（アスキーコード）	英数字・記号を7ビットで表す。日本語は扱えない
JISコード／シフトJIS／EUC-JP	日本語用の文字コード（世界中の文字は網羅しない）
Unicode（ユニコード）	日本語を含む世界中の文字を一つの文字集合に収めた。UTF-8などで符号化する

ASCIIではアルファベットが順に並ぶ。A＝41（16進）なら、10文字目のJはAに9を足して 41＋9＝4A（16進で数える：41,42,…,49,4A）。「50」を選ぶのは10進の足し算をした誤り。

ASCIIとUnicodeは文字コードであって画像フォーマットではない（静止画の形式を選ぶ問題で、切る肢として並ぶ）。

3-2 論理演算・ベン図・タイムチャート

基本の論理演算

演算	記号	1になる条件
AND（論理積）	A・B	両方が1のときだけ1
OR（論理和）	A＋B	どちらか一方でも1なら1
NOT（否定）	Ā、¬A	0と1を入れ替える
NAND	¬（A・B）	両方が1のときだけ0（それ以外は1）
NOR	¬（A＋B）	両方が0のときだけ1
XOR（排他的論理和）	A⊕B ＝ A・B̄＋Ā・B	入力が異なるときだけ1

式を変形する法則

• ド・モルガンの法則：¬（A・B）＝Ā＋B̄、¬（A＋B）＝Ā・B̄。「否定を中に入れると・と＋が入れ替わる」
• 分配則：A・（B＋C）＝A・B＋A・C。論理演算ではもう一つ、A＋（B・C）＝（A＋B）・（A＋C）も成り立つ（普通の数の計算には無い形なので狙われる）
• 補元：A＋Ā＝1、A・Ā＝0。だから「X＋¬X」はいつも1、「X・¬X」はいつも0になり、その項は消える

ベン図の読み方

円の内側が1、外側が0。・は重なり（共通部分）、＋は合わせた範囲、否定は円の外側と読む。網掛けの範囲を言葉にしてから式に直すと迷わない。

網掛けの範囲（言葉）	論理式
Aのうち、BにもCにも入らない部分（Aだけの部分）	A・¬（B＋C）＝A・B̄・C̄
Aの内側で、BとCのどちらか一方だけに入る部分	A・（B・C̄＋B̄・C）
Cの外側で、AとBのどちらか一方だけに入る部分	（A＋B）・（Ā＋B̄）・C̄＝（A⊕B）・C̄
Aの外側で、BかCに入る部分	Ā・（B＋C）

（A＋B）・（Ā＋B̄）は「AかBに入り、かつ両方には入らない」＝XOR。この形がXORの言い換えとして出る。

真理値表で確かめる

ベン図・式・タイムチャートのどれで出ても、迷ったら真理値表を作るのが確実。2入力なら4行、3入力なら8行。

A	B	AND	OR	NAND	NOR	XOR
0	0	0	0	1	1	0
0	1	0	1	1	0	1
1	0	0	1	1	0	1
1	1	1	1	0	0	0

NANDとANDは全行で0と1が逆、NORとORも全行で逆。XORとORの違いは、両方1の行だけ（XORは0、ORは1）。選択肢の波形はこの対で作られることが多い。

タイムチャート

入力X・Yの波形を区間ごとに区切り、各区間で（X, Y）の組を論理式に入れる。¬（X・Y）（NAND）なら、出力が0になるのはX＝1かつY＝1の区間だけで、残りの区間はすべて1。ANDと取り違えると0と1が全部逆の波形を選んでしまう。

3-3 AD変換・DA変換とディジタル信号処理

AD変換の流れ

アナログ信号は標本化（サンプリング）→量子化→符号化の順でディジタル値になる。標本化は時間を区切る操作、量子化は振幅を段階に丸める操作。DA変換はその逆で、ディジタル値をアナログの電圧に戻す。

量子化：分解能と量子化誤差

nビットのAD変換器は振幅を2ⁿ段階に分ける。分解能（1段＝LSBあたりの電圧）≒ 入力範囲 ÷ 2ⁿ。

条件	計算	分解能
−1〜＋1 V を10ビット	2000 mV ÷ 1024	約2.0 mV（範囲は2 V。1 Vとすると1 mVの誤答）
0〜8 mV を12ビット	8000 μV ÷ 4096	約2 μV

例題：0.0〜1.5 Vを4ビットで変換し、0000が0.0 Vに対応する。1.0 Vは何か。→ 4ビットのコードは0000〜1111（0〜15）。1段は約0.1 V（1.5÷15）なので、1.0 Vは10段目＝1010。（1.5÷16≒0.094 Vで計算しても1.0÷0.094≒10.7で、切り捨てると同じく10段目。）

• 量子化ビット数を増やすと、1段が細かくなり量子化誤差（量子化雑音）は小さくなる
• LSBに対応する電圧が大きい＝分解能が粗い＝量子化誤差は大きい
• 量子化雑音を減らすのはビット数であって、標本化周波数を上げても量子化雑音は減らない（「標本化周波数を高くする」は誤りの肢）
• 1ビット増やすごとに段数は2倍、SN比は約6 dB改善する

AD変換器の方式と周辺回路

フラッシュ型（並列比較型）AD変換器は、比較器を並べて一度に変換するので最も高速（「高速変換に不向き」は誤り）。逐次比較型は中速、二重積分型は低速だが雑音に強い。多チャンネルを同時刻で変換するには、標本化保持回路（サンプルホールド回路）で各チャンネルの値を同時に保持してから順に変換する。

AD変換器の方式	速さ	特徴
フラッシュ型（並列比較型）	最も高速	比較器を2ⁿ−1個並べる。ビット数を増やすと回路が大きくなる
逐次比較型	中速	上位ビットから順に1ビットずつ決める。汎用
二重積分型	低速	積分するので雑音に強く精度が高い（ディジタルテスタなど）

記録に要る容量（標本化と組み合わせた計算）

例題：帯域1〜100 Hzの信号を8ビットでAD変換し、5秒記録する最小の容量は？ → fs＝2×100＝200 Hz、標本数＝200×5＝1000個、1個＝8ビット＝1バイト → 1000バイト。fsを100 Hzにすると500（標本化定理を満たさない）、ビットのまま数えると8000になる。

ディジタル信号処理の手法と目的

手法	目的（正しい対応）	誤りとして出る対応
移動平均	変動を軽減して平滑化する（低域通過フィルタとして働く）	周期信号の検出／スペクトル解析／波形パターンの認識
FFT（高速フーリエ変換）・フーリエ変換	周波数成分を求める（周波数分析）	エイリアシングの除去
自己相関関数	周期的な信号の抽出・検出
加算平均	刺激に同期して加算し、雑音に埋もれた微小な信号（聴覚誘発電位など）を検出する	平滑化
微分	変化（傾き）を強調する＝高周波成分を強調する	高周波成分の除去／基線動揺の除去
積分	特定区間の面積を求める
ウェーブレット変換	時間と周波数を同時に見る解析	SN比の改善

基線動揺（ゆっくりした低周波の揺れ）を除くのは高域通過フィルタ。エイリアシングは標本化の前に低域通過フィルタ（アンチエイリアシングフィルタ）を入れて防ぐ。

3-4 画像表現・データ量・圧縮と伝送時間

データ量の単位

1バイト（byte, B）＝8ビット（bit）。伝送速度の単位bpsは「1秒あたりのビット数」なので、バイトで与えられたデータ量は8倍してビットに直してから割る。k・M・Gはそれぞれ10³・10⁶・10⁹（1 Gbps＝1000 Mbps）。

量	求め方
階調とビット数	2ⁿ階調＝nビット：256階調＝8ビット＝1バイト、1024階調＝10ビット
画像1枚のデータ量	画素数 × 1画素のビット数（カラーはRGBの3色分）
動画のデータ量（1秒あたり）	1フレームのデータ量 × フレーム数／秒
伝送時間	データ量〔bit〕÷ 実効の伝送速度〔bps〕
必要な圧縮率	生データの速度 ÷ 伝送路の速度の逆数

例題で手順を固める

例1（カラー画像）：RGB各256階調、1024×1024画素の画像1枚は？ → 1画素＝3色×1バイト＝3バイト。1024×1024≒1M画素 → 約3 MB。1 MBは1色分だけ、24はビットのまま数えた誤り。

例2（伝送時間）：8ビット、10,000×10,000画素の画像10枚を1 Gbpsで送る最短時間は？ → 8ビット×10⁸画素×10枚＝8×10⁹ビット。÷10⁹ bps ＝ 8 s。

例3（伝送効率）：最大100 Mbpsの回線（効率50％）で10 MBをダウンロードすると？ → 10 MB＝80 Mbit。実効速度＝100×0.5＝50 Mbps。80÷50＝1.6 s。効率を忘れると0.8 s。

例4（必要な伝送速度）：1枚1 MB（または10 MB）の画像を1秒に100枚（10枚）送るには？ → どちらも 8 Mbit×100 ＝ 800 Mbps（80 Mbit×10 ＝ 800 Mbps）。これを満たす最小の選択肢である1 Gbpsを選ぶ。

例5（圧縮率）：1024階調（10ビット）、4000×2000画素、50フレーム/秒の動画を40 Mbpsで送る → 8×10⁶画素×10ビット×50＝4×10⁹ bps。4000 Mbps÷40 Mbps＝100 → 1/100に圧縮する。

可逆圧縮と非可逆圧縮

	可逆圧縮（ロスレス）	非可逆圧縮（不可逆圧縮）
復元	元のデータに完全に戻せる	完全には戻らない（圧縮率を上げるほど劣化する）
しくみ	データの冗長性（偏り・繰り返し）を利用する	人間の視覚・聴覚が気づきにくい情報を捨てる
圧縮率	低い	非可逆圧縮の方が圧縮率は高い（「可逆の方が高い」は誤り）
使う対象	テキスト・プログラム（機械語）・数値データ、ZIP、PNG、GIF	音声・静止画・動画：MP3、JPEG、MPEG

静止画のフォーマットはJPEG・PNG（GIF・BMPなども代表例）。MPEGは動画、ASCII・Unicodeは文字コード。1ビットも失えないデータ（プログラム・テキスト）は可逆圧縮と判断する。

3-5 ハードウェア：CPU・記憶装置・入出力装置

コンピュータの五大装置とCPU

五大装置＝入力装置・出力装置・記憶装置・演算装置・制御装置。CPUは演算装置と制御装置（と一時記憶のレジスタ）からなる。CPUは主記憶装置から命令を読み込み、解読して実行する。

装置	代表例
入力装置	キーボード・マウス・スキャナ・OCR（光学文字読取装置）・タッチパネル（入出力兼用）
出力装置	ディスプレイ・プリンタ
記憶装置	RAM・ROM・HDD・SSD・USBフラッシュメモリ・RAID
演算・制御	CPU（演算はALU）

• マルチコアCPUは複数の処理を並列に実行できる
• 64ビットCPUは一度に処理するデータ長が64ビット
• 構造が同じなら、クロック周波数が高いほど処理は速い（「低いほど速い」は誤り）
• GPU＝画像処理に特化した演算装置（並列計算が得意でAIの学習にも使う）。ALU＝算術論理演算装置、MMU＝メモリ管理装置、VGA＝映像出力の規格、GUI＝操作方式

記憶装置：揮発性と階層

記憶装置	揮発／不揮発	用途・特徴
DRAM	揮発性	メインメモリ（主記憶）に使う。安価・大容量、リフレッシュが要る
SRAM	揮発性	キャッシュメモリに使う。高速、書き換えできるRAM（読出し専用ではない）
キャッシュメモリ	揮発性	CPUとメインメモリの間で、データや命令を高速に取り込むための一時記憶
ROM（マスクROM・EEPROMなど）	不揮発性	電源を切っても情報を保持する。マスクROMは製造時に内容が決まる、EEPROMは電気的に書き換え可
フラッシュメモリ	不揮発性	SSD・USBメモリ・SDカード（「揮発性の一種」は誤り）
SSD	不揮発性	フラッシュメモリを使った補助記憶装置
HDD	不揮発性	磁気的に記録する補助記憶装置
CD-ROM・DVD-RW・DVD-RAM	不揮発性	光ディスク（補助記憶）

電源を切ると情報が消えるのはメインメモリ（DRAM）。速さの順はレジスタ＞キャッシュ＞メインメモリ＞SSD＞HDDで、速いものほど容量が小さい。RAMは記憶内容を書き換えられ、主記憶装置として使われる。

周辺装置とIoT

IoTデバイスは、センサや通信機能を持ち、インターネットにつながってデータを送受信する機器（ウェアラブル端末・見守りセンサなど）。通信装置にはモデム・ルータ・無線LANアダプタなどがある（ネットワークの機器は3-8・3-9）。医療機器もネットワークにつながるようになり、つながる機器が増えるほど、不正アクセスの入口も増える（3-10）。

入出力インタフェース

インタフェース	中身
USB（Universal Serial Bus）	データをシリアル方式で転送する（パラレル転送ではない）。RS-232Cより速い。接続した機器に電力を供給できる（バスパワー）。電源を入れたまま抜き差しできる（ホットプラグ）。ハブでポートを増やせる
USB Type-C	上下対称の角の丸い小判形で、表裏どちら向きでも挿せる（Type-Aは長方形）
RS-232C	低速のシリアル通信
IEEE1394	有線のシリアルインタフェース（無線LANの規格ではない）
シリアルATA（SATA）	ハードディスクやSSDをつなぐ（コンピュータ間の通信ではない）
HDMI	映像・音声の出力（ハードディスク接続ではない。形状もUSBとは別）

3-6 アルゴリズムとフローチャート

用語

用語	意味
アルゴリズム	問題を解くための手順
フローチャート（流れ図）	アルゴリズムを記号で図にしたもの（処理＝長方形、判断＝ひし形、入出力＝平行四辺形）
コーディング	プログラムを書く作業
コンパイル	ソースコードを機械語に翻訳すること
デバッグ	誤り（バグ）を見つけて直す作業
モデリング	対象をモデル・数式で表すこと

フローチャートの解き方

手順：①変数の初期値を書く ②ループ本体の処理（代入「←」）と終了条件を確認する ③変数の値を1周ずつ表にして追う ④最後に出力する変数を読む。「a mod i」はaをiで割った余りで、0なら割り切れる（a mod 2＝0は偶数の判定）。終了条件が「＞0」か「≧0」かでループの回数が1回ずれるので、ここを必ず確認する。

よく出る型	処理の要点	例
約数の個数	iを1〜aまで動かし、a mod i＝0のときc←c＋1	a＝6 → 約数1,2,3,6で 4
べき乗	p←1から、p←p×2をn回	n＝10 → 2¹⁰＝1024
階乗	f←f×n、n←n−1を繰り返す	n＝5 → 5!＝120（総和15は誤答）
条件つき総和	a mod 2＝0のときだけS←S＋a、a←a−1	a＝20 → 2＋4＋…＋20＝110（全部足すと210）
平均	入力ごとにn←n＋1（個数）とs←s＋x（合計）、最後にs÷n
最小値	X←aとし、「b＜Xなら X←b」「c＜Xなら X←c」	不等号が「＜」で小さい方に更新＝最小値（「＞」なら最大値）
並べ替え（バブルソート）	隣どうしを比べ、前が大きければ入れ替える。1回通すと最大値だけが末尾に確定する	49,17,38,55,26 → 1回通すと 17,38,49,26,55

流れ図を表で追う例（約数の個数）

i	1	2	3	4	5	6
6 mod i	0	0	0	2	1	0
c（数え上げ）	1	2	3	3	3	4

このようにループ1回ごとの変数を表に書き込めば、暗算で回数を数え間違えることがない。平均を求める流れ図の空欄は、個数を数える変数（n）と合計の変数（s）のどちらに何を足すかで選ぶ。n←n＋xやs←s＋1は役割を入れ替えた誤答。

3-7 ソフトウェアの種類とシステム構成（クラウド）

ソフトウェアの階層

種類	役割	代表例
OS（オペレーティングシステム）	ハードウェアを管理・制御し、アプリケーションに土台を提供する	Windows・Linux・Android・iOS
ミドルウェア	OSと応用ソフトウェアの間で、共通の機能を提供する（仲介する）	DBMSなど
応用ソフトウェア（アプリケーション）	利用者の目的の処理をする	ワープロ・メールソフト・Webブラウザ（Safari）
DBMS（データベース管理システム）	データベースを管理する（入出力機器の制御ではない）	MySQL
組込みソフトウェア	電気機器（家電・医療機器）に内蔵され、その機器を制御する	ファームウェア

プログラミング言語の代表例＝Java・Python・C・JavaScript。AndroidとLinuxはOS、DICOMは医用画像の規格、GUIはユーザインタフェースの方式（Graphical User Interface＝画面のアイコンやボタンで操作する。文字で操作するのはCUI）。

集中処理・分散処理とクライアントサーバ

集中処理は1台の大きなコンピュータでまとめて処理する形、分散処理は複数のコンピュータで分担する形。クライアントサーバシステムは分散処理の代表で、サービスを提供する側がサーバ、受ける側がクライアント。

• Webブラウザはクライアントソフト、電子メールの配送はメールサーバが行う
• サーバの障害はシステム全体に影響する
• クライアントが増えるとサーバの負荷は増える（「軽減させる」は誤り）

	集中処理	分散処理（クライアントサーバなど）
形	1台のホストコンピュータに端末をつなぐ	複数のコンピュータで処理を分担する
長所	管理・保守が一か所で済む。セキュリティを保ちやすい	負荷を分けられる。一部が止まっても全体は動きやすい。拡張しやすい
短所	ホストが止まると全体が止まる	管理が複雑になる。サーバが止まるとそのサービスは使えない

クラウドとSaaS

クラウドは、ネットワーク（インターネット）の向こうにある事業者のサーバ資源を、必要な分だけ使う形態。提供する範囲でSaaS（Software as a Service：ソフトウェアまで提供）・PaaS（開発・実行の基盤）・IaaS（サーバやストレージなどの基盤）に分かれる。

SaaSについて正しい	SaaSについて誤り（切る）
ネットワーク経由でソフトウェアを遠隔利用する	ハードウェアの保守管理は利用者が行う
ハードウェア・ソフトウェアの保守や更新は事業者が行う（院内の保守負担が減る）	導入時の費用だけで済む（実際は利用料が継続してかかる）
利用量の増大に対応しやすい	カスタマイズの自由度が増える（共通の仕組みなのでむしろ低い）
入力したデータはクラウドのサーバに保存できる	ネットワーク障害に強くなる（回線に依存するのでむしろ弱い）
電子カルテシステムにも使われている

SaaS型のME機器管理システムを使い始めるとき、施設側に必須なのはクライアント端末とインターネットに接続できる環境。専用サーバの設置、サーバアプリケーションのインストール、バックアップ用記憶装置の設置は事業者側の仕事で、施設には要らない。

3-8 ネットワークの基礎：IPアドレス・TCP/IP・変調と多重化

LAN・WANとトポロジー

LANは施設内など限られたエリアのネットワーク、WANは離れた拠点を結ぶ広域のネットワーク。IoT（Internet of Things）はモノ（デバイス）をインターネットに接続すること。

トポロジー（接続形態）	形
スター型	ハブやスイッチなどの集線装置を中心に放射状につなぐ（今のLANの主流）
バス型	1本の基幹ケーブルに各機器をつなぐ
リング型	機器を環状につなぐ
メッシュ型	機器を網目状に相互につなぐ

ピアツーピアは接続の形ではなく、機器どうしが対等に通信する方式（クライアントサーバと対になる語）。

TCP/IPとIPアドレス

TCP/IPはインターネットの標準プロトコル（群）で、データをパケットに分けて送受信する。IPは宛先のアドレスで経路を決め、TCPはデータの欠落や誤りを確かめて確実に届ける。HTTPS・SMTP・POP3・FTPはTCP/IPの上で動く応用層のプロトコル。

	IPv4	IPv6
長さ	32ビット（8ビット×4）	128ビット（16ビット×8）
表せる数	2³²	2¹²⁸
表記	192.168.100.1 のように8ビットごとに10進で区切る	2026:0301:abcd:… のように16ビットごとに16進で区切る

• IPアドレスはネットワークアドレス部とホストアドレス部からなる
• LAN内だけで使えるのがプライベートIPアドレス（192.168.x.x など）、インターネットで一意なのがグローバルIPアドレス
• グローバルIPアドレスはICANNと地域・国のレジストリが管理する（「各国の政府機関が管理」は誤り）
• IPv4の枯渇に対応して、128ビットのIPv6への移行が進められている

階層モデルと機器の対応

層（OSI参照モデル）	主なプロトコル・機器（代表例）
アプリケーション層	HTTP・HTTPS・SMTP・POP3・FTP・DNS
トランスポート層	TCP（確実に届ける）・UDP（確認を省いて速く送る）
ネットワーク層	IP・ルータ
データリンク層	イーサネット・スイッチ（スイッチングハブ）・MACアドレス
物理層	ケーブル・リピータ・ハブ・光回線終端装置

機器の役割は、どの層の情報を見て動くかで決まる。IPアドレスを見て経路を選ぶのはルータ、MACアドレスを見て転送先を選ぶのはスイッチ、信号をそのまま増幅して流すのはリピータ・ハブ。

変調方式と多重化

通信の変調方式は略語の対応で問われる。先頭のPは「パルス」、最後のMは「変調（Modulation）」、K（Keying）は「偏移変調」。

略語	名称	信号に応じて変えるもの
PAM	パルス振幅変調	パルスの振幅（高さ）
PWM	パルス幅変調	パルスの幅（デューティ比）
PPM	パルス位置変調	パルスの位置（時刻）
PFM	パルス周波数変調	パルスの繰り返し周波数
PNM	パルス数変調	パルスの数
PCM	パルス符号変調	標本化・量子化した値を符号（0と1）にして送る
ASK／FSK／PSK	振幅／周波数／位相偏移変調	ディジタル信号で搬送波の振幅／周波数／位相を切り替える

多重化：FDM（周波数分割多重）は周波数で分ける、TDM（時分割多重）は1本の伝送路を時間で区切って複数チャネルに割り当てる。FSKは周波数偏移変調で、周波数分割多重ではない。

例題：19200 bpsの伝送路をTDMで分け、各チャネルに300 byte/s以上を確保する最大チャネル数は？ → 300 byte/s＝300×8＝2400 bps。19200÷2400＝8チャネル（×8を忘れると64、または16など）。

3-9 インターネットアプリケーション・通信機器・無線LAN

プロトコルとサーバの役割

プロトコル／サーバ	役割
SMTP	電子メールの送信（ネットワーク管理・ファイル転送・Webアプリの提供ではない）
POP（POP3）・IMAP	電子メールをサーバから取得する（受信）
FTP	ファイル転送
HTTP／HTTPS	Webの通信／通信内容を暗号化したHTTP（SSL/TLSを使う）
DNSサーバ	ドメイン名をIPアドレスに変換する（名前解決）
DHCP	端末にIPアドレスを自動で割り当てる
SNMP	ネットワーク管理
Webサーバ	HTMLファイルを公開する
DBサーバ	データベースを一元管理する

通信機器（有線LAN）

機器	役割
リピータ・ハブ	信号を増幅・再生して中継する（物理層）。ネットワークを分離する機能はない
スイッチ（スイッチングハブ）	MACアドレスを見て宛先の機器だけに送る（データリンク層）。LAN内の中継で、防御の仕組みではない
ルータ	異なるネットワーク間のデータ転送を中継し、IPアドレスに基づいて経路を選ぶ（ネットワーク層）
ゲートウェイ	異なる通信プロトコルを変換してつなぐ
光回線終端装置（ONU）	光信号と電気信号を相互に変換する
アクセスポイント	無線の端末をネットワークにつなぐ

ルータの基本機能は「異なるネットワークの中継」と「IPアドレスによる経路選択」の2つ。ユーザ認証・データの誤り検査（TCPなどの役割）・暗号化（VPNなどの付加機能）は基本機能ではない。ネットワークを論理的に分ける仮想的なLANはVLANで、リピータの機能ではない。有線LANの代表規格はイーサネット。

無線LANとBluetooth

	無線LAN（Wi-Fi）	Bluetooth
規格	IEEE 802.11シリーズ（a/b/g/n/ac/ax）	近距離無線通信の規格
周波数帯	2.4 GHz帯・5 GHz帯など	2.4 GHz帯
距離・速度	Bluetoothより高速	到達は数m〜100 m程度で、1 km以上は届かない。Wi-Fiより転送速度は遅い
その他	暗号化方式にWPA（WPA2・WPA3）がある。1つのアクセスポイントに複数台の端末がつながる。チャネルごとに中心周波数は異なる	接続前にペアリングが必要。低消費電力でウェアラブルデバイスに使われる

2.4 GHz帯は電子レンジやBluetoothなど同じ周波数帯を使う機器があり、干渉しうる。

アンテナの長さの計算：波長λ＝光速 c ÷ 周波数 f（c＝3×10⁸ m/s）。5 GHzなら λ＝3×10⁸÷5×10⁹＝0.06 m＝6 cm、半波長アンテナは3 cm。6 cmは1波長のまま答えた誤り。

3-10 情報セキュリティ：脅威・CIA・ファイアウォール・認証

情報セキュリティの3要素（CIA）

要素	意味	高める対策（代表例）
機密性（Confidentiality）	許可された者だけが情報にアクセスできる	暗号化・認証（2段階認証）・アクセス制御・持ち出し禁止・廃棄メディアの細断
完全性（Integrity）	情報が正確で改ざんされていない	電子署名・変更履歴の保存・改ざん検知
可用性（Availability）	必要なときに情報にアクセスできる（止まらない）	ハードウェアの二重化（冗長化）・UPSによる電源確保・バックアップ

覚え方は機密性＝見せない、完全性＝変えさせない、可用性＝止めない。バックアップは消失に備える（可用性）ための対策で、情報漏洩の防止には役立たない。3要素に加えて、真正性は利用者や作成者が本人であることを保証する、責任追跡性はアクセスログを記録し後から追跡できる、も並べて出る。

脅威の種類

脅威	中身
マルウェア	システムに侵入し悪意ある活動をするソフトウェアの総称（malicious software）。ウイルス対策ソフト・ファイアウォール・ログ記録ソフトの説明は誤り
ランサムウェア	コンピュータのロックやファイルの暗号化をして、復元と引き換えに金銭（身代金）を要求する
ワーム	自己複製してネットワーク経由で自ら広がる
ボット	感染した端末を外部から遠隔操作し、攻撃の踏み台にする
トロイの木馬	正規のソフトを装って侵入し、裏で不正な動作をする
スパイウェア	利用者の情報をひそかに集めて外部へ送る
DoS攻撃	短時間に大量のアクセスで過負荷を与え、サービスを停止させる（多数の端末から行うのがDDoS）
フィッシング	偽のメールや偽サイトに誘導し、認証情報やカード番号をだまし取る
インジェクション攻撃	入力欄から不正な命令（SQL文など）を注入してデータを操作する
標的型攻撃（標的型攻撃メール）	特定の組織（官公庁・企業・医療機関）の機密情報を狙う。件名・本文・添付ファイル名を業務に関係するものに偽装する。リンク先や添付にウイルスを仕込む。よく使うWebサイトを改ざんする手口（水飲み場型）と組み合わせる

大量のスパムメールを不特定多数に送るのは「ばらまき型」の特徴で、標的型攻撃メールの特徴ではない。

似た語の対比	見分け
標的型攻撃 ↔ ばらまき型	特定の組織を狙い業務を装う ↔ 不特定多数に大量送信（スパム）
ランサムウェア ↔ スパイウェア	暗号化・ロックして身代金を要求 ↔ ひそかに情報を盗んで送る
DoS攻撃 ↔ 不正アクセス	大量アクセスでサービスを止める ↔ 権限のない者が侵入する
フィッシング ↔ 標的型メール	偽サイトで認証情報を入力させる ↔ 添付やリンクでマルウェアに感染させる
ファイアウォール ↔ ウイルス対策ソフト	通信の出入口で通す・止めるを決める ↔ ファイルや端末の中のマルウェアを検出・駆除する

ランサムウェア対策と媒体の管理

ランサムウェア対策の代表例：不審な添付ファイルのついたメールは開かずに削除する／ウイルス対策ソフトの定義ファイルを更新する／OSを更新して脆弱性を解消する／重要なファイルを定期的にバックアップする（被害後に復旧できる）。ファイルを全部暗号化して保存しても、ランサムウェアにさらに暗号化されるのは防げない（暗号化は漏洩対策）。

施設内でUSBメモリを使うリスク：紛失・情報の不正持ち出し・故障による情報消失・不正ソフトウェア（マルウェア）の持ち込み。フィッシングはメールやWeb経由のリスクで、USBメモリのリスクには当たらない。

ファイアウォールとセキュリティソフト

ファイアウォールの機能だと誤って出る肢	本当の担い手
ウイルスを検出・駆除する	ウイルス対策ソフト（ウイルスチェッカ・ワクチンソフト）
OSを自動更新する／脆弱性を修正する	アップデート（セキュリティパッチ）
通信を暗号化する／暗号化された通信だけを許可する	SSL/TLS・VPN
接続時にパスワードを要求する	認証の仕組み
標的型メールを遮断する	メールのフィルタ
悪意あるソフトウェアの実行を防ぐ	端末側の対策ソフト

ファイアウォールがあっても、院内ネットワークに個人のPCを自由につないではいけない（持ち込んだPCから感染・漏洩しうる）。オープンソースソフトウェアは適切に管理すれば使ってよい（一律に禁止ではない）。

暗号化と認証

• 共通鍵暗号：暗号化と復号に同じ鍵を使う。鍵が漏れれば解読される（「漏れても問題ない」は誤り）
• 公開鍵暗号：公開鍵で暗号化し、秘密鍵で復号する。電子署名やSSL/TLS（HTTPS）に使う
• バイオメトリクス認証（生体認証）の代表例＝指紋・虹彩・静脈・顔。ワンタイムパスワードは持ち物（所持）による認証、画面の点を一筆書きで結ぶパターンや「秘密の質問」は知識による認証で、生体認証ではない

3-11 医療情報システムと診断・治療支援

医療情報の規格

語	種類	中身
DICOM	規格	医用画像とその付帯情報の保存・通信（伝送・蓄積・取得）の国際規格
HL7	規格	患者管理・検査依頼・検査報告など、医療情報（テキスト）を交換するための標準規約
MFER	規格	心電図・脳波などの医用波形を記述する規格
ICD-11	分類	WHOの疾病の国際統計分類（病名コード）
IEC	団体	国際電気標準会議（規格を作る団体であって規格そのものではない）
PACS	システム	医用画像を保管・配信するシステム（DICOMを使うが規格の名前ではない）
HIS	システム	病院情報システム（病院業務全体）
RIS	システム	放射線部門情報システム（予約・照射録など）

DICOMは画像だけでなく、撮影条件や患者情報などの付帯情報も一緒に扱う点が特徴で、異なるメーカーの装置どうしでも画像をやり取りできる。HL7は検査のオーダや結果、患者の基本情報などをシステム間で受け渡すための約束事。電子カルテとPACSをつなぐときは、オーダはHL7、画像はDICOMで流れると押さえると、規格とシステムを取り違えない。

病院情報システム

病院情報システム（HIS）の中心は電子カルテで、医師の指示（処方・検査・処置）はオーダエントリーシステム（オーダリングシステム）で発生・記録される。透析支援システム・検査・放射線（RIS）・PACSなどは部門システムとして電子カルテと連携する。

• システムの利用は職種ごとの権限管理（ID・パスワード・アクセス権）で制御する。利用に医師の個別の許可が要るわけではない
• 電子保存の基準を満たせば電子媒体での保存が認められ、印刷して保存する義務はない
• ガイドラインを守ることを条件に、クラウド型の電子カルテシステムも認められている

電子保存の三基準（電子カルテの三原則）	中身	当てはまる記述の例
真正性	改ざんを防ぎ、誰がいつ書いたか（責任の所在）を明らかにする	入力・修正の履歴を記録する／権限のない操作者のアクセスを管理する
見読性	必要なときに直ちに肉眼で読める形にできる	必要なときに必要な形で確認できる／紙カルテと同じように時系列で確認できる
保存性	法令で定める期間、復元できる状態で保存する	法定期間にわたって復元可能な状態で保存する

診療録（カルテ）の保存期間は5年。

地域医療連携と医療情報の安全管理

地域医療連携システムは、病院・診療所・薬局・介護施設などの間で診療情報を共有する仕組み。生涯にわたる個人の健康・医療情報をまとめたものをEHR（電子健康記録）、本人が自分で管理・活用するものをPHR（個人健康記録）と呼ぶ。医療情報の安全管理は厚生労働省の「医療情報システムの安全管理に関するガイドライン」に沿って行い、可用性は必要な時に情報にアクセスできること、機密性は許可された者だけがアクセスできること、完全性は情報が正確かつ完全な形で閲覧できること、真正性は利用者が本人であることを保証すること、責任追跡性はアクセスログを記録し後から追跡できること、の対応で問われる。医療機関はサイバー攻撃（ランサムウェア）で診療が止まる例があり、オフラインのバックアップと、システムが止まったときの紙運用の手順を備えておく。

診断・治療・手術の支援とAI

小項目	代表例	押さえる点
診断支援システム	CAD（コンピュータ支援診断）：画像から病変の候補を示す。心電図の自動解析	最終的な診断は医師が行う（コンピュータの結果は「第二の意見」）
治療支援システム	放射線治療計画装置、薬剤の投与量計算・相互作用のチェック、透析支援システム	オーダエントリーと連携して誤りを減らす
手術支援システム	手術支援ロボット（術者が操作卓から遠隔で鉗子を動かすマスタースレーブ型）、手術ナビゲーションシステム（術前画像と器具の位置を重ねて表示）	ロボットは術者の操作を手ぶれを抑えて伝える道具で、自律して手術するものではない
AI（人工知能）の利用	機械学習・深層学習（ディープラーニング）による画像診断支援など	学習に使ったデータの質と偏りで性能が決まる。計算にGPUが使われる。診断・治療に使うソフトウェアは医療機器（プログラム医療機器）として扱われうる