ネットワークスペシャリスト午後II 総合事例記述令和6年 春期
午後II 問1
問1 データセンターのネットワークの検討に関するネットワーク設計・構築
テーマ：データセンターにおけるVXLANおよびEVPNの設計・構築
左右2分割表示：左側の問題文をスクロールしながら右側の設問に解答できます
長文事例本文
図表クリックで拡大問1 データセンターのネットワークの検討に関する次の記述を読んで，設問に答えよ。
K社は国内にデータセンターを所有する大手EC事業者である。データセンターのネットワークには，VXLAN（Virtual eXtensible Local Area Network）を利用している。K社の情報システム部は，ネットワークの拡張性を向上させるためにEVPN（Ethernet VPN）の適用を計画しており，EVPNを用いたVXLANの技術検証を行うことを検討している。
〔VXLANの概要〕
RFC 7348で規定されたVXLANでは，VXLANヘッダー内の a ビットのVNI（VXLAN Network Identifier）を用いて，約1,677万個のレイヤー2のオーバーレイネットワークをレイヤー b のネットワーク上に構成できる。VXLANトンネルの端点であるVTEP（VXLAN Tunnel End Point）は，VXLANのカプセル化及びカプセル化の解除を行う。VTEP及びVXLANトンネルの構成例を図1に示す。
拡大
図1中のL3SWのVTEPは，サーバから受信したイーサネットフレームに，VXLANヘッダー， c ヘッダー及びIPv4ヘッダーを付加したIPパケット（以下，VXLANパケットという）を，宛先のVTEP（以下，リモートVTEPという）に転送する。転送されるVXLANパケットの送信元及び宛先には，各VTEPに割り当てられたIPアドレスを利用する。VXLANパケットの構造を図2に示す。
拡大
VTEPは，イーサネットフレームの宛先に応じてVXLANパケットの宛先を決定するための情報として，リモートVTEPから受信したVXLANパケットから次の情報を組み合わせて学習する。
・①リモートVTEPに接続されたサーバのMACアドレス
・②VXLANトンネルのVNI
・③リモートVTEPのIPアドレス
K社の現行のネットワークでは，VTEPは，自身に接続されたサーバからリモートVTEPに接続されたサーバ宛てのイーサネットフレームを，次の方式を選択して転送する。
・イーサネットフレームが，VTEPによって学習されているサーバ宛てのユニキャストの場合には，図2中のIPv4ヘッダーの宛先IPアドレスに，リモートVTEPのIPアドレスをセットして転送する。
・④イーサネットフレームが，BUM（Broadcast，Unknown Unicast，Multicast）フレームの場合には，図2中のIPv4ヘッダーの宛先IPアドレスに，IPマルチキャストのグループアドレスをセットして転送する。
〔現行の検証ネットワーク〕
K社は，現行のネットワークの維持管理のために，検証ネットワーク（以下，検証NWという）を構築している。現行の検証NWを図3に示す。
拡大
図3の概要を次に示す。
・物理サーバに接続するL3SWのポートには，タグVLANを設定している。
・物理サーバの二つのNICはアクティブ／スタンバイ構成であり，L3SW11，L3SW21及びL3SW31に接続するNICをアクティブにしている。
・L3SWの経路制御にはOSPFを用いている。
・L3SWは，OSPFで交換するLSA（Link State Advertisement）の情報から d というデータベースを作成する。次に， d を基に，それぞれのL3SWを根とする e ツリーを作成して，ルーティングテーブルに経路情報を登録する。
・⑤LSAに含まれるルータIDには，それぞれのL3SWのループバックインタフェースに割り当てたIPアドレスを使用している。
・⑥OSPFのECMP（Equal-Cost Multipath）によって，トラフィックを負荷分散している。
・PIM-SM（Protocol Independent Multicast - Sparse Mode）によるIPマルチキャストルーティングを用いており，L3SW01及びL3SW02にIPマルチキャストのランデブーポイントを設定している。
現行の検証NWのVLAN，VXLAN及びVTEPを図4に示す。
拡大
図4の概要を次に示す。
・図3の物理ネットワーク上に，VXLANトンネルを論理的に構成している。
・L3SW11，L3SW12，L3SW21，L3SW22，L3SW31及びL3SW32にVTEPを設定している。
・⑦VTEPのIPアドレスには，それぞれのL3SWのループバックインタフェースに割り当てたIPアドレスを使用している。
・VTEPのBUMフレームの転送には，IPマルチキャストを用いる設定にしている。
・VTEPでは，図4中の“VXLANのカプセル化に用いる対応表”に示す次の三つの情報を対応させてカプセル化を行っている。
- 受信したイーサネットフレームの“VLAN ID”
- VXLANトンネルの“VNI”
- BUMフレームを転送するときに使うIPマルチキャストの“グループアドレス”
レイヤー2のネットワークにおけるVM11及びVM23と各VMの通信可否を表1に示す。
拡大
〔現行の検証NWにおけるVTEPの動作〕
図4中のVM11とVM31のARP通信におけるVTEPの動作を，次に示す。
(1) L3SW11のVTEPでは，⑧VM11から受信したVM31のMACアドレスを問い合わせるARP要求フレームに対してVXLANのカプセル化を行い，IPマルチキャストのグループアドレスを宛先にして，グループに参加する全てのリモートVTEPに転送する。
(2) L3SW12，L3SW21，L3SW22，L3SW31及びL3SW32のVTEPでは，受信したVXLANパケットのカプセル化を解除して，対応するVLANにARP要求フレームをブロードキャストする。
(3) L3SW31のVTEPでは，⑨VM31から受信したARP応答フレームに対して，VXLANのカプセル化を行い，L3SW11のVTEP宛てに転送する。
(4) L3SW11のVTEPでは，受信したVXLANパケットのカプセル化を解除して，VM11宛てにARP応答フレームを転送する。
(1)〜(4)の動作完了後に確認できる，L3SW11及びL3SW31が学習したVXLANについての情報を，表2に示す。
拡大
〔EVPNの概要〕
K社の情報システム部では，S課長から指示を受けたQ主任が，EVPNを用いたVXLANの技術検証を検討することになった。Q主任が調査したEVPNの概要を示す。
RFC 7432及びRFC 8365で規定されたEVPNは，RFC 4760で規定されたMP-BGP（Multiprotocol Extensions for BGP-4）を用いて，オーバーレイネットワークを制御するための情報を交換する。VXLANのネットワークにEVPNを適用した場合，コントロールプレーンにEVPNを用いてオーバーレイネットワークを制御して，データプレーンにVXLANを用いてイーサネットフレームを転送する。
図1の構成例に対してEVPNを適用した場合のEVPNの主な機能について，Q主任がK社の現行のネットワークと比較して確認した内容を次に示す。
機能1：リモートVTEPに関する情報の学習について
現行のネットワークでは，VTEPは受信したVXLANパケットからリモートVTEPの情報を学習する。EVPNを適用した場合，VTEPはMP-BGPを用いて，リモートVTEPのIPアドレス及びVNIなどの情報をあらかじめ学習する。
機能2：リモートVTEPに接続されたサーバに関する情報の学習について
現行のネットワークでは，VTEPは受信したVXLANパケットから，リモートVTEPに接続されたサーバのMACアドレス，VNI及びリモートVTEPのIPアドレスの情報を学習する。EVPNを適用した場合，VTEPはMP-BGPを用いて，リモートVTEPに接続されたサーバのMACアドレス，VNI及びリモートVTEPのIPアドレスなどの情報をあらかじめ学習する。
機能3：サーバとの接続について
現行のネットワークでは，複数のVTEPとサーバの接続にリンクアグリゲーションを利用できない。EVPNを適用した場合，VTEPはMP-BGPを用いて，自身に接続されたサーバを識別するESI（Ethernet Segment Identifier）という識別子を交換できるようになる。同じESIを設定した論理インタフェースをもつ複数のVTEPは，サーバとの接続にリンクアグリゲーションを利用できる。
〔新検証NWの設計〕
Q主任は，現行の検証NWを基に，EVPNを用いたVXLANを検証するためのネットワーク（以下，新検証NWという）を設計することにした。新検証NWを図5に示す。
拡大
現行の検証NWから新検証NWに流用される設計を次に示す。
・新検証NWのL3SW及びVMには，図3及び図4中のIPアドレス及びVLAN IDと同じ値を割り当てる。
・物理サーバに接続するL3SWのポートには，タグVLANを設定する。
・L3SWの経路制御にOSPFを用いて，現行の検証NWと同じ設定にする。
・新検証NWのVLAN，VXLAN及びVTEPを図4と同じ論理構成にする。
・L3SW11，L3SW12，L3SW21，L3SW22，L3SW31及びL3SW32にVTEPを設定する。
・VTEPには，それぞれのL3SWのループバックインタフェースに割り当てるIPアドレスを使用する。
新検証NWに追加されるEVPNについての設計を次に示す。
・L3SWのEVPNを有効にする。
・L3SWにMP-BGPを設定して，ASを65001にする。
・⑩L3SW01及びL3SW02をMP-BGPのルートリフレクタにして，L3SW01とL3SW02との間でiBGPピアリングを行う。
・L3SW11，L3SW12，L3SW21，L3SW22，L3SW31及びL3SW32をルートリフレクタのクライアントにして，L3SW01及びL3SW02とiBGPピアリングを行う。
・iBGPのピアリングに使用するIPアドレスには，それぞれのL3SWのループバックインタフェースに割り当てるIPアドレスを使用する。
新検証NWにおける，現行の検証NWから変更される設計を次に示す。
・現行の検証NWで用いていたIPマルチキャストルーティングについては，利用しない。
・VTEPのBUMフレームの転送には，IPユニキャストを用いる設定にする。
・物理サーバの二つのNICをアクティブ／アクティブ構成にして，リンクアグリゲーションを用いてL3SWに接続する。
Q主任は，EVPNの機能1〜3，図3〜5を参照して，新検証NWの設計及びEVPNの機能を，上司のS課長に説明した。2人の会話を次に示す。
Q主任：EVPNの技術検証を行うための新検証NWを設計しました。図5のとおり，L3SWにMP-BGPを設定して，EVPNを用いたVXLANを構成するための物理ネットワークを構築します。VLAN，VXLAN及びVTEPについては，図4と同じ論理構成を組みます。
S課長：新検証NWでEVPNをどのように利用するのか教えてください。
Q主任：EVPNの“機能1”では，L3SWのVTEPはMP-BGPを利用して，リモートVTEPの情報をあらかじめ学習します。BUMフレームを受信したVTEPは，学習したリモートVTEPの情報を参照して，VLAN IDに対応するVNIをもつ各リモートVTEPを宛先に転送できるようになります。VTEPのBUMフレームの転送には，IPユニキャストを用いる設定にします。
S課長：IPマルチキャストルーティングを利用できないネットワークであっても拡張できるようになるのですね。ほかの機能についても説明してください。
Q主任：EVPNの“機能2”では，VTEPはMP-BGPを利用して，リモートVTEPに接続されたVMのMACアドレス，VNI及びリモートVTEPのIPアドレスをあらかじめ学習します。VTEPは，リモートVTEPに接続されたVM宛てのイーサネットフレームを，学習した情報を参照して転送します。“機能2”によって，BUMフレームのうちの f によるフラッディングの発生を低減できます。
S課長：ネットワーク負荷の軽減を期待できそうですね。ところで，図5中の物理サーバとL3SWの接続方法は，図3中の接続方法と異なるのですか。
Q主任：物理サーバとL3SWとの間は，⑪EVPNの“機能3”によって，リンクアグリゲーションを用いて接続します。同一の物理サーバに接続する2台のL3SWに作成するリンクアグリゲーションの論理インタフェースには，同一の物理サーバに接続されていることを識別させるために，同じ g を設定します。
S課長：新検証NWを使ってどのようなテストを実施するのか教えてください。
Q主任：VM同士の通信可否を確認します。
S課長：現行の検証NWから設定を変更するBUMフレームの転送についても，動作を確認してください。
Q主任：分かりました。⑫ARP要求フレームをカプセル化した全てのVXLANパケットをキャプチャして，宛先IPアドレスを確認します。
Q主任が検討した新検証NWの設計及びテスト内容は，情報システム部で承認された。Q主任はEVPNの技術検証の実施のため，新検証NWの構築に着手した。
拡大図1 VTEP及びVXLANトンネルの構成例
拡大図2 VXLANパケットの構造
拡大図3 現行の検証NW（抜粋）
拡大図4 現行の検証NWのVLAN，VXLAN及びVTEP（抜粋）
拡大表1 レイヤー2のネットワークにおけるVM11及びVM23と各VMの通信可否（抜粋）
拡大表2 L3SW11及びL3SW31が学習したVXLANについての情報
拡大図5 新検証NW（抜粋）
設問一覧 ＆ 解答・演習
まずは解答を作成してみましょう。「解答例を見る」をクリックするとIPA公式解答例と採点基準が開きます。
設問1 (1)記述問題
制限字数：10 字以内
本文，図1及び図2中の a 〜 c に入れる適切な字句又は数値を答えよ。
0 / 10 文字
設問1 (2)記述問題
制限字数：20 字以内
本文中の下線①〜③について，それぞれの情報が図2中のどのヘッダー又はイーサネットフレームに含まれるか。図2中の字句を用いて答えよ。
0 / 20 文字
設問1 (3)記述問題
制限字数：45 字以内
本文中の下線④について，宛先IPアドレスをIPマルチキャストのグループアドレスにして転送する目的を，45字以内で答えよ。
0 / 45 文字
設問2 (1)記述問題
制限字数：15 字以内
本文中の d ， e に入れる適切な字句を答えよ。
0 / 15 文字
設問2 (2)記述問題
制限字数：20 字以内
本文中の下線⑤について，K社においてルータIDは，OSPFのネットワーク内で何を識別するものか。20字以内で答えよ。
0 / 20 文字
設問2 (3)記述問題
制限字数：45 字以内
本文中の下線⑥について，ECMPを用いるために必要となる設計を，“経路”と“コスト”という字句を用いて45字以内で答えよ。
0 / 45 文字
設問2 (4)記述問題
制限字数：45 字以内
本文中の下線⑦について，VTEPのIPアドレスに物理インタフェースのIPアドレスではなく，ループバックインタフェースのIPアドレスを使用するのはなぜか。45字以内で答えよ。
0 / 45 文字
設問2 (5)記述問題
制限字数：10 字以内
表1中の ア 〜 カ に入れる適切な通信可否を，表1の凡例に倣い“○”又は“×”で答えよ。
0 / 10 文字
設問3 (1)記述問題
制限字数：15 字以内
本文中の下線⑧について，VXLANパケットの宛先IPアドレスを答えよ。
0 / 15 文字
設問3 (2)記述問題
制限字数：45 字以内
本文中の下線⑨の動作について，L3SW31がL3SW11のVTEP宛てに転送するために，L3SW11からARP要求フレームを含むVXLANパケットを受信したときに学習する情報を，45字以内で答えよ。
0 / 45 文字
設問3 (3)記述問題
制限字数：15 字以内
表2中の キ 〜 コ に入れる適切な字句を，図3及び図4中の字句を用いて答えよ。
0 / 15 文字
設問4 (1)記述問題
制限字数：25 字以内
本文中の下線⑩について，ルートリフレクタを用いる利点を“iBGP”という字句を用いて25字以内で答えよ。また，図5中のL3SW01及びL3SW02をルートリフレクタとして冗長化するときに，ループを防止するために設定するIDの名称を答えよ。
0 / 25 文字
設問4 (2)記述問題
制限字数：20 字以内
本文中の f ， g に入れる適切な字句を，本文中の字句を用いて答えよ。
0 / 20 文字
設問4 (3)記述問題
制限字数：25 字以内
本文中の下線⑪について，現行の検証NWと比較したときの利点を25字以内で答えよ。
0 / 25 文字
設問4 (4)記述問題
制限字数：20 字以内
本文中の下線⑫について，VTEPは宛先IPアドレスにセットするリモートVTEPのIPアドレスをどのように学習するか。20字以内で答えよ。
0 / 20 文字
設問4 (5)記述問題
制限字数：40 字以内
本文中の下線⑫について，あるVLAN IDをセットされたARP要求フレームは，VTEPによってどのようなリモートVTEPに転送されるか。“VNI”という字句を用いて40字以内で答えよ。
0 / 40 文字
午後II長文記述の得点力を引き上げる定番対策書Amazon・楽天 公式提携
PR
IPA 厳選対策書徹底攻略 ネットワークスペシャリスト教科書 令和8年度瀬戸 美月 著 / インプレス
NW徹底攻略瀬戸 美月 著 / インプレス
徹底攻略 ネットワークスペシャリスト教科書 令和8年度
💡 推薦ポイント:午後I・午後IIの長文ネットワーク構成事例でどこに着目してパケットの流れや設定不備を読み解くか、実践的な解法プロセスを身につけられます。
¥3,278（税込）
※本リンク先はプロモーション（アフィリエイト広告）が含まれています
【出題趣旨】IPA公式発表
【採点講評】IPA公式発表
本問に関連するネットワークスペシャリスト重要用語解説
本番形式・制限時間付きで演習する
令和6年 春期 午後II（2問中1問選択・120分）を実戦演習モードで通し解答し、総合採点を受けられます。