ネットワークスペシャリスト午後II 総合事例記述平成29年 秋期
午後II 問1
問1 SDNとクラウドの活用に関するネットワーク設計・構築
テーマ：SDNとクラウドの活用に関するネットワーク設計・構築
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長文事例本文
図表クリックで拡大問1 SDNとクラウドの活用に関する次の記述を読んで，設問1〜4に答えよ。
A社は，国内外に顧客をもつ生産機械メーカである。A社では，IoT時代に適応するために，新たな情報システム基盤を整備中である。
現在の情報システム基盤は，国内工場の自社設備と，国内外にサービス用拠点をもつクラウドサービス事業者B社のIaaS環境で構成されている。B社のA社向けIaaS環境は国内にあり，工場とは専用線で接続されている。インターネットと工場とは，インターネットサービス事業者C社の国内拠点を介して接続されている。
A社の情報システム部は，顧客の拠点で稼働中の生産機械（以下，機械という）と情報システム基盤のWebサーバで構成されたシステム（以下，新システムという）を開発中である。また，本年度は，ネットワーク（以下，NWという）の拡張を予定している。NW拡張の概要を図1に示す。
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NW拡張の目的を次に示す。
・工場LANのSDN（Software-Defined Networking）化： SDN技術を用いて，現在の工場LANを，ビジネス変化に対応できる柔軟性と拡張性を備えた新たな工場LAN（以下，新工場LANという）に刷新する。新工場LANでは，物理配線の変更なしに，自社要員だけで構成変更ができるようにする。
・クラウドサービスの利用拡大： 開発中の新システムは，国内外の多数の機械に対する，ファームウェアの一斉更新，稼働状況の定期収集に用いられる。新システムの本運用のために，Web-Aよりも大規模なWeb-Bを構築し，B社クラウドサービス（図1中のB社CDN，B社ISP）を活用して，Web-Aへのアクセス経路よりも高速なWeb-Bへのアクセス経路を実現する。
機械からWeb-Aへのアクセスの概要を次に示す。
・Web-Aを収容しているDMZは，プライベートアドレスが割り当てられている。
・機械から送信されたIPパケットは，C社ISPを経由し，FWに転送される。その宛先IPアドレスは，図1中の [ あ ] である。
・FWは，受信したIPパケットをLBに転送する。その際，FWの [ い ] 機能によって，宛先IPアドレスは図1中の [ う ] に書き換えられる。
・LBは，サーバの稼働状況をチェックしながら，受信したIPパケットを動的にWeb-A1又はWeb-A2に振り分ける。
NW拡張後は，B社クラウドサービスを使って，機械からWeb-Bへ同様のアクセスが行われるようになる。機械は，Web-AへのアクセスとWeb-Bへのアクセスを切り替えられるようになっており，試行環境と本運用環境を使い分けながら，新システムの機能拡充を進めていく予定である。
情報システム部のNW拡張プロジェクトでは，新工場LANの提案と構築をベンダに委託し，それ以外の作業を自社要員が担当する。NW拡張プロジェクト発足に先立ち，情報システム部のD君が，次の準備作業を行っている。
・新工場LANに適用するSDN技術の調査： ベンダから提案があった，新工場LANに適用するSDN技術について，その概要を整理する。
・新工場LANの運用の調査： ベンダから提案があった，新工場LANの論理構成と通信方式の概要を整理する。
・クラウドサービス利用拡大の検討： 新システムの本運用に用いる，B社CDNとB社ISPを使ったNWの導入案を作成する。
・A社向けIaaS環境のバックアップの検討： B社拠点（国内）が長時間使えない場合を想定し，新システムの稼働を再開させるための代替手段を検討する。
〔新工場LANに適用するSDN技術の調査〕
ベンダから提案があったSDN技術について，D君は次のように整理した。
・従来のスイッチ機能を，経路制御などの管理機能を実行するフローコントローラ（以下，OFCという）と，データ転送を行うスイッチ（以下，OFSという）に分け，OFSに入るパケットの経路制御をOFCが集中制御する方式を採用する。
・OFSとOFCは，管理のための専用NW（以下，管理NWという）を介して，通信メッセージを交換する。OFCとOFS間の通信メッセージを表1に示す。
拡大
・OFSは，IPアドレス，MACアドレスなどのパケット識別子（Match Field，以下，MFという）を使ったパケット識別条件と，識別されたパケットの処理（以下，Actionという）の組合せ（以下，エントリという）を，OFS内の管理テーブルで管理する。
・OFSは，入力パケットに対して，管理テーブル内のパケット識別条件が一致するエントリを探し，そのエントリのActionを実行する。一致するエントリがない場合は，事前の設定に従い，入力パケットを破棄するか，Packet-Inメッセージを使ってOFCに入力パケットを転送する。今回の提案では，OFCへの通信集中を避けるために，入力パケットを破棄させる設定を全OFSに対して行う。
・MFとActionの例を表2に示す。
拡大
ベンダの提案では，8台のOFSを導入する。ベンダから提案があった新工場LANの物理構成案を，図2に示す。
拡大
OFS同士の接続情報をOFCが収集する通信シーケンスについて，D君はベンダから説明を受けた。例えば，図2中のOFCが，OFS1とOFS2の接続情報を得る場合のOFS接続情報収集の通信シーケンス例は，図3のようになる。
拡大
OFS接続情報の収集では，IEEE 802.1ABで規定されているLLDP（Link Layer Discovery Protocol）の仕組みを流用する。図3中のOFCは，固有のイーサネットタイプ88CCをもつLLDPフレームを使って，次のように，LLDPフレームXとLLDPフレームYの内容からOFS1のp8とOFS2のp9の接続情報を得ている。
① OFCは，表1中の [ え ] メッセージを使って，ETH_TYPEが88CCに等しいときのActionとして，Output( [ お ] )を，OFS内の管理テーブルに登録させる。
② OFCは，表1中の [ か ] メッセージを使って，OFS1の全ポートについて，OFS1の装置名とそれぞれのポートIDを格納したLLDPフレームを出力させ，装置名OFS1とポートID p8が格納されたLLDPフレームXをOFS2から受け取る。
③ OFCは，OFS2に対して②と同様の操作を行い，装置名 [ き ] とポートID [ く ] が格納されたLLDPフレームYをOFS1から受け取る。
〔新工場LANの運用の調査〕
新工場LANの運用について，ベンダからは次のような提案があった。
・OFSを使って，図1中の工場の外部NW，DMZ，内部NWに対応した，仮想的なレイヤ2ネットワーク（以下，仮想NWという）を構成する。
・仮想NW間の通信は，新FWを経由させる。新FWとOFSはトランク接続し，仮想NWに対応したVLAN IDを定義する。
・現行FWのフィルタリング機能とNAT機能を，新FWに移行する。
機械から送信されたSYNパケットが，RT-1から振り分け先のWeb-A1に転送される場合の，新工場LANの論理構成と通信シーケンス例を，図4に示す。
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図4中の⑤のパケットヘッダは，転送する複数の装置によってそれぞれ書き換えられる。図4中のパケット⑥，⑬〜⑯のヘッダ情報を，表3に示す。
拡大
図4中の通信シーケンスに関する，OFCとOFSの動作を，次に示す。
・OFCには，次のような仮想NWの構成に関する構成情報が登録されている。
−OFS1の外部NWの構成要素：p1，p7(v1)
−OFS1のDMZの構成要素：p4，p5，p6，p7(v2)
(i)ブロードキャスト通信に関するPacket-Inメッセージを受信したとき，OFCは，これらの構成情報を基に，OFSにPacket-Outメッセージを使った指示を行う。
・OFCは，ARPを利用して，ユニキャスト通信に対応したエントリをOFSに登録させる。そのために，図4中の通信シーケンスが始まる前に，(ii)OFCは，ARP RequestとARP ReplyをOFCに通知するためのエントリを，OFS1に登録させる。
・(iii)図4では，二つのユニキャスト通信について，エントリ登録の通信シーケンスがそれぞれ示されている。Flow-Mod(1)によって登録されるエントリを表4に，Flow-Mod(2)によって登録されるエントリを表5に，それぞれ示す。
拡大
拡大
〔クラウドサービス利用拡大の検討〕
D君が検討した，B社CDNとB社ISPを利用したNWの概要を次に示す。
・機械からA社向けIaaS環境へのアクセスは，B社ISPを経由する。
・B社APIサービスを使って，B社ISP利用時の通信速度を指定する。試行に使っているC社ISP利用時の通信速度に比べて，十分な通信速度を確保する。
・機械からWeb-Bへのアクセスは，FQDN“weblive.asha.example.com”を使って行う。FQDNをWeb-Bのグローバルアドレス（図1中のi6）に変換するために，B社のDNSサービスを利用する。
・高負荷が予想されるときには，B社APIサービスを使って，必要な期間だけB社CDNを適用する。B社CDNの適用は次のように行う。
−世界中に設置されているB社CDNのエッジサーバが，指定されたB社のIaaS環境内のWebサーバ（以下，オリジンサーバという）の処理を代行する。
−エッジサーバは，HTTPクライアントからのHTTPリクエストに応じて，キャッシュ又はプロキシの動作を行う。これらの動作はHTTPプロトコルを使って自動的に行われるので，特別な運用（データ配信など）は不要である。
−A社の場合には，Web-Bをオリジンサーバに指定する。B社CDNを適用する場合には，B社から割り当てられるFQDN“webasha.bshacdn.example.net”を使ってアクセスする。
B社CDNをA社に適用したときの概念図を，図5に示す。
拡大
B社CDNを適用する場合には，図5中のDNS-Aのゾーンファイルを書き換え，機械からのアクセスを，Web-Bからエッジサーバへ切り換える。D君が考えたエッジサーバへの切換え方法を，図6に示す。
拡大
図5と図6の概要を次に示す（a1〜a3，b1〜b3，c1〜c3は，図5中のアクセス経路を示す）。
・機械の動作には，試行モードと本運用モードがある。
・試行モードでは，機械からWeb-Aにアクセスする（a1，a2，a3）。
・本運用モードでは，機械からWeb-Bにアクセスする（b1，b2，b3）。
・本運用モードにおいて高負荷が予想される期間は，B社CDNを適用する（b1，b2，c1，c2，c3）。
・c1において，DNS-Bは，DNSメッセージの送信元IPアドレスを基に，最適なエッジサーバを選択し，そのIPアドレスを返す。(iv)EDNS-Client-Subnet（RFC 7871）を使ってDNSクライアントの情報が通知された場合には，その情報も利用し，より適したエッジサーバを選択する。
・機械から本運用環境への二つのアクセス（b3，c2）を比較したとき，(v)HTTPのGETリクエストを使うファームウェアの一斉更新の場合に，B社CDN適用によるTAT（Turn Around Time）の改善が期待できる。
〔A社向けIaaS環境のバックアップの検討〕
情報システム部では，A社向けIaaS環境へのサーバ移行を順次進めており，A社向けIaaS環境が存在するB社拠点（国内）が長時間使えないリスクを想定し，そのバックアップ対策（以下，DRという）を運用マニュアルに盛り込むことにしている。
現在，A社では，サーバ，LB，DNS-Aの運用は自社の運用要員が行い，それ以外のNW機器の運用は，ベンダに委託している。NW拡張後は，自社の運用要員が，OFCの管理ソフトウェアを使って新工場LANの構成を変更し，APIサービスを使ってクラウドサービス利用形態を変更するようになる。D君は，自社の運用要員だけで対応できることを前提に，新システムのDR案とそのDR案に必要なNWに関する準備を検討し，次の(1)と(2)を提案することにした。
(1) “自社設備利用DR案”とNWに関する準備
工場のWeb-Aを使い，A社向けIaaS環境のWeb-Bを代替する。Web-Aの性能不足に備え，工場内の重要度が低い業務サーバをWebサーバに転用し，Web-Aをスケールアウトする。そのために次のNWに関する準備を行う。
・(vi)転用後の業務サーバのIPアドレスを決め，それを用いて準備作業を行う。
・転用後の業務サーバをDMZに接続するために，OFCの管理ソフトウェアに，新工場LANの構成変更に関する定義を登録する。DR時の新工場LANの構成変更の概要を図7に示す。
拡大
・(vii)図6中のDNS-Aのゾーンファイルのリソースレコードを置き換えて，機械の本運用モードのアクセスをWeb-Aに切り換える。そのための手順を用意する。
(2) “B社拠点（国外）利用DR案”とその準備
B社との現行契約では，B社APIサービスを使って，B社拠点（国外）のA社向けIaaS環境も利用できるので，そこにWeb-Bのバックアップを作成する（以下，NWに関する準備については省略）。
D君は，以上の検討結果を，情報システム部長に報告した。その後，NW拡張プロジェクトが開始され，D君はその技術担当リーダに着任した。
拡大図1 NW拡張の概要（抜粋）
拡大表1 OFCとOFS間の通信メッセージ（抜粋）
拡大表2 MFとActionの例
拡大図2 新工場LANの物理構成案（抜粋）
拡大図3 OFS接続情報収集の通信シーケンス例
拡大図4 新工場LANの論理構成（抜粋）と通信シーケンス例
拡大表3 図4中のパケット⑥，⑬〜⑯のヘッダ情報
拡大表4 図4中のFlow-Mod(1)によって登録されるエントリ
拡大表5 図4中のFlow-Mod(2)によって登録されるエントリ
拡大図5 B社CDNをA社に適用したときの概念図
拡大図6 D君が考えたエッジサーバへの切換え方法
拡大図7 DR時の新工場LANの構成変更の概要
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設問1 [ あ ]記述問題
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設問1 [ い ]記述問題
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設問1 [ お ]記述問題
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設問1 [ か ]記述問題
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設問1 [ き ]記述問題
制限字数：10 字以内
本文中の [ き ] に入れる適切な字句を答えよ。
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設問1 [ く ]記述問題
制限字数：10 字以内
本文中の [ く ] に入れる適切な字句を答えよ。
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設問2 (1) [ け ]記述問題
制限字数：10 字以内
表3中の [ け ] に入れる適切な字句を答えよ。
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設問2 (1) [ こ ]記述問題
制限字数：10 字以内
表3中の [ こ ] に入れる適切な字句を答えよ。
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設問2 (1) [ さ ]記述問題
制限字数：10 字以内
表3中の [ さ ] に入れる適切な字句を答えよ。
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設問2 (1) [ し ]記述問題
制限字数：10 字以内
表3中の [ し ] に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 10 文字
設問2 (1) [ す ]記述問題
制限字数：10 字以内
表3中の [ す ] に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 10 文字
設問2 (2)記号・選択式
本文中の下線(i)のPacket-Outメッセージによって送出されたパケットを、図4中の①〜⑯から選び、①〜⑯の記号ですべて答えよ。
※記号ボタンをクリックするか、直接入力してください
設問2 (3)記述問題
制限字数：30 字以内
本文中の下線(ii)について、エントリに含まれるパケット識別条件を、表2中のMFを用いて、30字以内で述べよ。
0 / 30 文字
設問2 (4)記述問題
制限字数：20 字以内
本文中の下線(iii)について、表4のエントリに対応するユニキャスト通信を、20字以内で答えよ。
0 / 20 文字
設問2 (5) [ せ ]記述問題
制限字数：10 字以内
表5中の [ せ ] に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 10 文字
設問2 (5) [ そ ]記述問題
制限字数：10 字以内
表5中の [ そ ] に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 10 文字
設問2 (5) [ た ]記述問題
制限字数：10 字以内
表5中の [ た ] に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 10 文字
設問2 (5) [ ち ]記述問題
制限字数：10 字以内
表5中の [ ち ] に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 10 文字
設問2 (6)記述問題
制限字数：60 字以内
表5中のエントリ1のActionを答えよ。
0 / 60 文字
設問3 (1) [ つ ]記述問題
制限字数：10 字以内
図6中の [ つ ] に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 10 文字
設問3 (2)記述問題
制限字数：50 字以内
図6中のゾーンファイルの定義内容を参考にして、図5中のa1によって名前解決されるFQDNを答えよ。
0 / 50 文字
設問3 (3)記述問題
制限字数：50 字以内
図6中のゾーンファイルの定義内容を参考にして、図5中のb1によって名前解決されるFQDNを答えよ。
0 / 50 文字
設問3 (4)記述問題
制限字数：50 字以内
本文中の下線(iv)について、より適したエッジサーバが選択される場合を、50字以内で述べよ。
0 / 50 文字
設問3 (5)記述問題
制限字数：20 字以内
本文中の下線(v)の場合に、B社CDNの適用によって解消されるTAT悪化の要因を二つ挙げ、それぞれ20字以内で答えよ。
0 / 20 文字
設問4 (1)記述問題
制限字数：40 字以内
本文中の下線(vi)の準備作業を40字以内で述べよ。
0 / 40 文字
設問4 (2)記述問題
制限字数：40 字以内
本文中の下線(vii)について、置換え前と置換え後のリソースレコードを、それぞれ答えよ。ここで、B社CDNは適用していないものとする。
0 / 40 文字
設問4 (3)記述問題
制限字数：30 字以内
新工場LANを使った自社設備利用DR案について、現行の工場内LANを使った自社設備利用DR案と比較して、障害復旧時間（RTO）が短縮できる要因を二つ挙げ、それぞれ30字以内で述べよ。
0 / 30 文字
設問4 (4)記述問題
制限字数：50 字以内
B社拠点（国外）利用DR案のNWに関する準備を、50字以内で述べよ。
0 / 50 文字
設問4 (5)記述問題
制限字数：30 字以内
B社拠点（国外）利用DR案について、自社設備利用DR案と比べたときの利点を二つ挙げ、それぞれ30字以内で述べよ。
0 / 30 文字
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