Linuxインストール手順・SSH鍵認証接続とX Window Systemの基礎【LinuC 101試験対策】



LinuCレベル1（101試験）の出題範囲「主題1.01 Linuxのインストールと仮想マシン・コンテナの利用」より、「1.01.1 Linuxのインストール、起動、接続、切断と停止（重要度4）」および「1.01.5 デスクトップ環境の利用（重要度1）」を解説します。

Linuxサーバーを新規導入する際、ファームウェア（UEFIとBIOS）の違いやブートメディアの優先順位を理解し、計画的なパーティション分割と初期セットアップを行うことはシステム運用の第0段階です。また、現代のインフラ管理ではSSHによるリモート接続（公開鍵暗号認証）が標準運用となっており、安全な接続基盤の構築や、計画メンテナンス時の shutdown コマンド操作、さらにはX Window System（GUI転送）のアーキテクチャ理解が欠かせません。

目次

1. 1. Linuxのインストールとシステム起動・停止
   1. 1.1 ファームウェアの役割（UEFI vs BIOS）とブートメディア優先順位
   2. 1.2 インストール時の基本パラメータ（言語・タイムゾーン・パーティション・アカウント）
   3. 1.3 システムの停止と再起動コマンド（shutdown, reboot, halt, poweroff）
   4. 1.4 shutdownコマンドのオプションと時刻指定構文（now, +m, hh:mm, -c）
2. 2. SSHリモート接続とセッション管理
   1. 2.1 リモート接続のプロトコル変遷（TelnetからSSHへ）
   2. 2.2 SSH公開鍵認証の基本原理（秘密鍵と公開鍵）
   3. 2.3 SSH関連ファイルの配置とパーミッション要件（authorized_keys, known_hosts, id_rsa）
   4. 2.4 セッションの切断とログアウト（exit, logout, Ctrl+D）
3. 3. デスクトップ環境とX Window Systemの基礎
   1. 3.1 X Window System（X11）とWaylandの全体像
   2. 3.2 Xのクライアント・サーバーモデル（画面側が「Xサーバー」である理由）
   3. 3.3 ディスプレイマネージャーと統合デスクトップ環境（GNOME, KDE, Xfce）
   4. 3.4 ネットワーク越しのGUI転送（DISPLAY環境変数とssh -X）
4. 4. 実機ハンズオン演習：AlmaLinux 9でSSH鍵認証とGUI転送を体験
   1. 4.1 実機検証環境の確認
   2. 4.2 演習1：ssh-keygenによる鍵ペア生成と接続検証
   3. 4.3 演習2：shutdown コマンドによるスケジュール停止とキャンセル
   4. 4.4 演習3：DISPLAY環境変数の確認とリモートGUI接続設定
5. 5. LinuC 101試験対策まとめとコマ問頻出チェック
   1. 5.1 コマ問（記述式）頻出キーワード一覧表
   2. 5.2 Ping-t演習へのブリッジ（対象分野と推奨学習順）
6. 6. まとめと次回予告

1. Linuxのインストールとシステム起動・停止#

1.1 ファームウェアの役割（UEFI vs BIOS）とブートメディア優先順位#

PCやサーバーの電源を入れた際、最初にマザーボード上のROMから起動してハードウェアの初期化とOSの読み込みを行う低水準ソフトウェアを「ファームウェア」と呼びます。歴史的な「レガシーBIOS」と、現代の業界標準である「UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）」の2種類が存在します。

OSインストール時には、ファームウェア設定画面（BIOS/UEFIセットアップユーティリティ）を開き、内蔵ストレージよりも「インストーラ用メディア（USBメモリ、外付けDVDドライブ、PXEネットワークブート）」の起動優先順位（Boot Priority / Boot Order）を上位に変更する必要があります。

1.2 インストール時の基本パラメータ（言語・タイムゾーン・パーティション・アカウント）#

Linuxインストーラ（AlmaLinuxのAnaconda等）で行う主要な設計パラメータは以下のとおりです。

1.3 システムの停止と再起動コマンド（shutdown, reboot, halt, poweroff）#

Linuxシステムを停止・再起動するコマンドは複数存在しますが、実務およびLinuC試験において中心となるのが shutdown コマンドです。

1.4 shutdownコマンドのオプションと時刻指定構文（now, +m, hh:mm, -c）#

shutdown コマンドは、指定時刻のスケジューリングと、ログイン中の全ユーザーに対するメッセージ送信（ウォールメッセージ）が可能です。試験ではオプションと時刻指定の書式が頻繁に出題されます。

shutdown [オプション] [時刻指定] [通知メッセージ...]

2. SSHリモート接続とセッション管理#

2.1 リモート接続のプロトコル変遷（TelnetからSSHへ）#

初期のUNIX/Linux環境では、リモート端末接続に「Telnet」や「rlogin」が使用されていました。しかし、これらは通信経路上のデータ（ユーザー名やパスワードを含む）が平文（暗号化されないテキスト）で流れるため、盗聴や改ざんに対して無防備でした。

現代では、通信内容全体を公開鍵暗号および共通鍵暗号で強力に暗号化する「SSH（Secure Shell）」がデファクトスタンダードとして標準利用されています。

2.2 SSH公開鍵認証の基本原理（秘密鍵と公開鍵）#

SSHの認証方式には「パスワード認証」と「公開鍵認証」があります。公開鍵認証では、手元の端末で非対称暗号のペア（公開鍵と秘密鍵）を作成し、安全なログインを実現します。

2.3 SSH関連ファイルの配置とパーミッション要件（authorized_keys, known_hosts, id_rsa）#

SSHはセキュリティを最優先する設計となっているため、設定ファイルや鍵ファイルのパーミッションが緩い（他人が読み書きできる）場合、接続を拒否する仕様になっています。LinuC試験では、ファイルパスとパーミッション値が必須の出題事項です。

2.4 セッションの切断とログアウト（exit, logout, Ctrl+D）#

リモートサーバーでの作業が完了した際、SSHセッションを正常に終了してログアウトする手段は以下のとおりです。

3. デスクトップ環境とX Window Systemの基礎#

3.1 X Window System（X11）とWaylandの全体像#

Linux環境でGUI（グラフィカルユーザーインターフェース）を実現する伝統的な基盤ソフトウェアが「X Window System（バージョン11であることからX11とも呼ばれる）」です。また、近年では設計の近代化と高セキュリティ化を図った後継プロトコル「Wayland」への移行が進んでいます。

3.2 Xのクライアント・サーバーモデル（画面側が「Xサーバー」である理由）#

X Window Systemのアーキテクチャで初学者が最も誤解しやすいのが、「クライアント」と「サーバー」の役割分担です。一般的なWebシステムとは物理的な位置付けが逆になります。

3.3 ディスプレイマネージャーと統合デスクトップ環境（GNOME, KDE, Xfce）#

GUIシステムは、複数のソフトウェアが階層的に組み合わさって動作しています。

3.4 ネットワーク越しのGUI転送（DISPLAY環境変数とssh -X）#

Xクライアント（リモートサーバー側）が、どの画面（Xサーバー）に描画を出力すべきかを指示するのが環境変数 DISPLAY です。

DISPLAY=[ホスト名]:[ディスプレイ番号].[スクリーン番号]

ローカルマシンの1番目の画面を指す標準値は :0.0（または localhost:0.0）となります。リモートサーバーのGUI画面を手元に安全に転送する場合、SSHの「X11フォワーディング機能」を活用します。

# クライアント側からX11転送を有効にしてSSH接続
ssh -X user01@linuc-node01
# または信頼されたX11転送
ssh -Y user01@linuc-node01

X11フォワーディングを確立すると、SSH内部で暗号化トンネルが敷設され、リモートサーバー側の DISPLAY 環境変数は localhost:10.0 のように自動設定されます。また、接続認証には xauth コマンドが管理する認証クッキー（~/.Xauthority）が利用されます。

4. 実機ハンズオン演習：AlmaLinux 9でSSH鍵認証とGUI転送を体験#

4.1 実機検証環境の確認#

手元のAlmaLinux 9環境で、ファームウェアのブート種別（UEFI）およびSSHの設定状態を確認します。

[user01@linuc-node01 ~]$ if [ -d /sys/firmware/efi ]; then echo "ブート方式: UEFI"; else echo "ブート方式: BIOS"; fi
ブート方式: UEFI

[user01@linuc-node01 ~]$ ls -ld ~/.ssh
drwx------. 2 user01 user01 29  9月  6 10:02 /home/user01/.ssh

4.2 演習1：ssh-keygenによる鍵ペア生成と接続検証#

現代の推奨暗号アルゴリズムである「Ed25519」を用いてSSH鍵ペアを作成し、ファイルのパーミッションを確認します。

4.3 演習2：shutdown コマンドによるスケジュール停止とキャンセル#

システムのメンテナンスを想定し、15分後のシャットダウン予約と、その取り消し（キャンセル）を行います。

4.4 演習3：DISPLAY環境変数の確認とリモートGUI接続設定#

CUIサーバー環境における DISPLAY 環境変数の状態を確認し、X11フォワーディング時の挙動を把握します。

[user01@linuc-node01 ~]$ echo "DISPLAY: [$DISPLAY]"
DISPLAY: []

GUIデスクトップのない標準サーバー環境では DISPLAY は空値となっています。手元のPCから ssh -X で接続した場合、この変数に localhost:10.0 などの仮想ディスプレイが割り当てられ、X11プロトコルのトンネリングが可能になります。

5. LinuC 101試験対策まとめとコマ問頻出チェック#

5.1 コマ問（記述式）頻出キーワード一覧表#

5.2 Ping-t演習へのブリッジ（対象分野と推奨学習順）#

6. まとめと次回予告#

本記事では、Linuxのインストールにおけるファームウェア（UEFIとBIOS）の役割、shutdown や reboot による安全な停止・再起動制御、SSH公開鍵認証の通信モデルと関連ファイルのパーミッション要件、およびX Window System（X11）のクライアント・サーバー関係とリモートGUI転送を解説しました。

サーバー構築の起点となるこれらの知識は、現場での実機セットアップやリモート管理において初日から直面する必須スキルです。

次回は、最新Version 10.0で大きく出題が強化されたモダンインフラの最重要分野「仮想マシンとコンテナの概念・基本操作（KVM/Docker）【主題1.01 (1.01.2)】」を取り上げます。ハイパーバイザー型仮想化とOSレベル仮想化（コンテナ）の決定的なアーキテクチャ差分、KVM仮想マシンの操作（virsh）、およびDockerコンテナの基本ライフサイクル（docker run, docker ps, docker images）を学習します。