ネットワークスペシャリスト 2023年 春期 午後I 問題

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Webシステムの更改に関する次の記述を読んで,設問に答えよ。 G社は,一般消費者向け商品を取り扱う流通業者である。インターネットを介して 消費者へ商品を販売するECサイトを運営している。G社のECサイトは,6G社データ センターにWebシステムとして構築されているが,システム利用者の増加に伴って負 荷が高くなってきていることや,機器の老朽化などによって,Webシステムの更改を することになった。 [現行のシステム構成 G社のシステム構成を図1に示す。 G社データセンター ーー !! :1 1 Ged(28d: ーーリーL---_______DM2! |! 1}AP rom |サーバ||サーバ]! 1 !サーバセグメント、 FW:ファイアウォールLAW:レイヤー2スイッチL3SW:レイヤー3スイッチ APサーバ:アプリケーションサーバ 図1 G社のシステム構成(抜粋) -WebシステムはDMZに置かれたWebサーバ,DNSサーバ及びサーバセグメントに置 かれたAPサーバから構成される。 ・ECサイトのコンテンツは,あらかじめ用意された静的コンテンツと,利用者から の要求を受けてアプリケーションプログラムで生成する動的コンテンツがある。 ・WebサーバではHTTPサーバが稼働しており,静的コンテンツはWebサーバから直接 配信される。一方,APサーバの動的コンテンツは,Webサーバで中継して配信され る。この中継処理の仕組みを|a|プロキシと呼ぶ。 2 rat ・DMZのDNSサーバは,6社のサービス公開用ドメインに対する| b|DNsサー バであると同時に,サーバセグメントのサーバがインターネットにアクセスする ときの名前解決要求に応答する| c|pNSサーバである。 〔G社Webシステム構成見直しの方針と実施内容〕 G社は,Webシステムの更改に伴うシステム構成の変更について次の方針を立て, 担当者として情報システム部のHさんを任命した。 ‘Webシステムの一部のサーバをJ社が提供するクラウドサービスに移行する。 ・通信の効率化のため,一部にHTTP/2プロトコルを導入する。 Hさんは,システム構成変更の内容を次のように考えた。 ・DMZのWebサーバで行っていた処理をJ社クラウドサービス上の仮想サーバで行う よう構成を変更する。また,この仮想サーバは複数台で負荷分散構成にする。 la・重要なデータが格納されているAPサーバは,現構成のままG社データセンターに 残す。 ・J社の負荷分散サービス(以下,仮想LBという)を導入する。仮想LBは,HTTPリ クエストに対する負荷分散機能をもち,HTTP/1.1プロトコルとHTTP/2プロトコル に対応している。 ・Webブラウザからのリクエストを受信した仮想LBは,リクエストのURLに応じて APサーバ又はWebサーバに振り分ける。 ‘Webブラウザと仮想LBとの間の通信をHTTP/2とし,仮想LBとAPサーバ及びWeb サーバとの間の通信をHTTP/1.1とする。 Hさんが考えたWebブラウザからサーバへのリクエストを図2に示す。 変更前EB ae z HTTP/1.1 HTTP/1,1 HTTP/1,1 HTTP/1.1 HTTP/2 Z 2 Webブラウザからサーバへのリクエスト =3— Hさんは,次にHTTP/2プロトコルについて調査を行った。 (HTTP/2の概要と特徴] HTTP/2は,HTTP/1.1との互換性を保ちながら主に通信の効率化を目的とした拡張 が行われている。Hさんが注目したHTTP/2の主な特徴を次に示す。 ・通信の多重化:HTTP/1.1には,同一のTCPコネクション内で通信を多重化する方 式としてHTTPパイプラインがあるが,HTTP/2では,TCPコネクション内で複数の リクエストとレスポンスのやり取りを|d|と呼ばれる仮想的な通信路で多 重化している。①HTTPパイプラインは,複数のリクエストが送られた場合にサー バが返すべきレスポンスの順序に制約があるが,HTTP/2ではその制約がない。 ・ヘッダー圧縮:HPACKと呼ばれるアルゴリズムによって,HTTPヘッダー情報がバイナ リフォーマットに圧縮されている。ヘッダーフィールドには,|gs|,:scheme, :pathといった必須フィールドがある。 ・フロー制御:| d|ごとのフロー制御によって,一つの|d|がリッ ースを占有してしまうことを防止する。 ・互換性:HTTP/2は,HTTP/1.1と互換性が保たれるように設計されている。一般的 にHTTP/2 tk,HTTP/1.1と同じく“https://”のURIスキームが用いられる。その ため,通信開始処理においてプロトコルの拡張の一つである②ALPN (Application-Layer Protocol Negotiation)を利用する。 【HTTP/2における通信開始処理 HTTP/2では,通信方法として,h2という識別子で示される方式が定義されている。 その方式の特徴を次に示す。 ・TLSを用いた暗号化コネクション上でHTTP/2通信を行う方式である。 ・TLSのバージョンとして1.2以上が必要である。 ・HTTP/2の通信を開始するときに,ALPNを用いて③クライアントとサーバとの間で ネゴシエーションを行う。 Hさんが理解したh2の通信シーケンスを図3に示す。 本ie クライアントサーバ (a)Syn TCP3ウェイハンドシェイク TLSセッション開始 (Cp| eS ee 1 1|(fDHTTPリクエスト7 1| !!|(9HrPレスポンス|i} っ! 1 1 し|9 pm:s|FTTP/2通信 人a| ty](h)HTTPリクエスト|!1 1 1|(DHPレスポンス|!! 1 1 !1 Farmeeamemrsrssnmcoxcamsmarsso 4} にーーーーーペーでa! 図3 h2の通信シーケンス(抜粋) このシーケンスによって,上位プロトコルがHTTP/2であることが決定される。 [新Webシステム構成〕 Hさんは新たなWebシステムの構成を考えた。Hさんが考えた新Webシステム構成 を図4に示す。 J社クラウドG社データセンター 1リーーェーー :!! サーバ||サーバ||ルータL3SW wal 6社用VPCセグメントeae<a ne! Ed Ed !サーバ||サーバ VPC:仮想プライベートクラウドュサーバセダグメント oe Ps 1 図4新Webシステム構成(抜粋) =5 Fes 図4の新Webシステム構成に関するHさんの考えを次に示す。 ・J社クラウドのVPCサービスを用いて,G社用VPCを確保する。G社用VPCセグメン トではIPアドレスとして,172.21.10.9/24を用いる。 ・G社用VPCセグメントの仮想ルータとG社データセンターのL3SWとの間を,J社が 提供する専用線接続サービスを利用して接続する。専用線接続のIPアドレスとし て,172.21.11.9/24を用い,L3SWのIPアドレスを172.21.11.1とし,仮想ルータ のIPアドレスを172.21.11.2とする。 ・6G社データセンターとJ社クラウドとの間で通信できるように,L3SW及び仮想ルー タに表1の静的経路を設定する。 表1静的経路設定 ・G社用VPCセグメント中に,仮想サーバを複数起動し,Webサーバとする。 ・G社用VPCセグメントのWebサーバは静的コンテンツを配信する。 ・G社データセンターのサーバセグメントのAPサーバは動的コンテンツを配信する。 ・Webサーバ及びAPサーバは,これまでと同様にG社データセンターのDMZのDNSサ ーバを利用して名前解決を行う。 Hさんは,J社クラウドの仮想LBの仕様について調べたところ,表2に示す動作モ ードがあることが分かった。 表2仮想LBの動作モード ④Hさんは,今回のシステム構成の変更内容を考慮して仮想LBで設定すべき動作 ー6一 モードを決めた。 Hさんは,ここまでの検討内容を情報システム部長へ報告し,承認を得た。

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IPマルチキャストによる映像配信の導入に関する次の記述を読んで,設問に答え よ。 K市は,AD 25万人の中核市である。市内には一級河川があり,近年の異常気象 による河川池湾などの水害が問題となっている。このたびK市では,災害対策強化の ーつとして,撮影した映像をH.264によって符号化してIPv4ネットワークへ送信可 能なカメラ(以下,IPカメラという)を河川・沿岸の主要5地点周辺に合計20台新 設し,K市庁舎の執務エリアへ高解像度リアルタイム配信を行うことになった。 本件の調査及び設計担当として,情報システム部のN主任が任命された。 [ネットワーク構成】 N主任は,①IPカメラの導入によって増加する通信量に着目し,通信帯域を効率 良く使用するため,IPマルチキャストを用いて配信を行う構成を検討した。IPマル チキャストを用いることによって,映像は次のように配信される。 ・映像の送信元(以下,ソースという)であるIPカメラは,映像を符号化したデー タ(以下,映像データという)をマルチキャストパケットとして送信する。 ・ネットワーク機器は,マルチキャストパケットを複製して配信する。 ・配信先であるレシーバは,マルチキャストパケットの映像データを映像へ復号し, 大型モニターへ表示する。 N主任が考えたK市のネットワーク構成を図1に示す。 ーー a an KS ane Gta ー1 1 11 1 se 7| ーーーーーーーーーーーーi|TPカメラ|! eeeか||Oe 14 J! 1 AI?1執務エリア2:ー加地 |1|Pa]| Hg[LR][ge]|1 Ii i miトー人 its pe De cel}|—| 1 1 [esa]8]a)e]}||PF]a, a||5っ中PカメラFear =ラー]RI I]}|bcd Hy|! |oe EE! FU:ファイアウォールLOW:レイヤー2スイッチL3SW:レイヤー3スイッチ[|_]:aah 図1 N主任が考えたK市のネットワーク構成(抜粋) 図1の概要を次に示す。 (1)既設機器 ・FW及び各スイッチ間は,1900BASE-T又は1099BASE-SXで接続している。 ・FWと各L3SW間は,0SPFによる動的ルーティングを行っている。 (2)新設機器 ・IPカメラは,河川・沿岸に新設するL2SWに接続する。 ・新設するL2SWは,光ファイバを使用し,1000BASE-LXで接続する。 ・IPカメラは,1台当たり8Mビットン/秒で映像データを含むおパケットを送信する。 ・カメラ管理サーバは,IPカメラの死活監視,遠隔制御を行い,Webサーバ機能を もつ。PCとはHTTPSで,IPカメラとは独自プロトコルでそれぞれ通信を行う。 ・②レシーバ及び大型モニターは,各6台新設する。レシーバは,最大四つの映像 データを同時に受信し,大型モニターへ4分割で表示する。 ・IPカメラ,レシーバ及び大型モニターの設置に当たっては,将来的な追加や更 新を考慮する。 (3)IPマルチキャスト ・マルチキャストルーティング用のプロトコルとして,PIM-SM(Protocol Independent Multicast-Sparse Mode)及びPIM-SMの派生型であるSSM(Source- Specific Multicast)を用いる。 as 9ーー ・IPマルチキャストの配信要求プロトコルとして,IGMPv3(Internet Group Management Protocol,Version 3)を用いる。 ・映像データを識別する情報のーつとして,グループアドレスを用いる。グルー プアドレスは,IPカメラが送信するマルチキャストパケットの宛先IPアドレス などに使用され,使用可能なアドレス範囲は決められている。 ・既設機器は,PIM-SM,SSM及びIGMPv3に対応している。 (4)IPカメラのアドレス設計 ・③全てのIPカメラに個別のIPアドレス及び同一のグループアドレスを使用する。 [IPマルチキャストに関する調査及び設計 K市のネットワークをIPマルチキャストに対応させるため,N主任が調査した内容 を次に示す。 -IGMPv2(Internet Group Management Protocol,Version 2)を使用する場合,レ シーバはグループアドレスを指定してIPマルチキャストの配信要求を行う。 ・IGMPv3を使用する場合,レシーバは④ソースのIPアドレス及びグループアドレス を指定してIPマルチキャストの配信要求を行う。 ・L2SWでは,マルチキャストフレームを受信した際,同二セグメント上の受信イン タフェース以外の全てのインタフェースへ|ア|するので,通信帯域を無駄 に使用し,接続先のインタフェースへ不必要な負荷を掛けてしまう。この対策機 能として,|イ|スヌーピングがある。L2SWのこの機能は,。⑤⑮レシーバから 送信されるJoinやLeaveのパケットを監視し,マルチキャストフレームの配信先 の決定に必要な情報を収集する。 IPカメラ11からレシーバ11への配信イメージを図2に示す。なお,図2中の (S,G)のS及びGは,それぞれソースのIPアドレス及びグループアドレスを示す。 ー10一 esaーーee sort teti Se =a nl(c)IGMPv3(S,G)Join econ:(9)PIM(S,6)Join ーー:映像データのマルチキャストパケット キー@:IGMPv3又はPIMのマルチキャストパケット 図2 IPカメラ11からレシーバ11への配信イメージ(抜粋) 図2中の(a)一(e)の説明を次に示す。 (a)IPカメラ11は,映像データを自身のグループアドレス宛てに常時送信する。 (b)PIM-SMが有効化されたインタフェースでは,定期的にPIM helloが送信される。 FWO1及びL3SW11は,PIM helloを受信することでPIMネイバーの存在を発見す る。 (c)レシーバ11は,IGMPV3メンバーシップレポートの(S,G)Joinを作成し,IGMP 用に割り当てられたIPアドレス宛てに送信する。 (d)L3SW11は,(S,G)Joinを基に(S,G)エントリを作成し,ユニキャストルーテ ィングテーブルに基づき,ソースの方向であるFW91へPIMの(S,G)Joinを送信 する。これによってディストリビューション|=x|が作成される。 (e)FW91は,IPカメラ11から受信したマルチキャストパケットを複製し,(S,6) エントリに登録された出力インタフェースへ配信を行う。L3SW11においても同様 に,パケットの複製が行われ,レシーバ11へ配信される。 N主任は,調査結果を踏まえ,各機器に次の設定を行うことにした。 ・FW91,L3SW11及びL3SW21 Clk,マルチキャストルーティングを有効化し,全ての インタフェースにおいてを有効化する。 ・L3SW11及びL3SW21では,マルチキャストルーティング用のプロトコルとして を有効化し,レシーバが接続されたL2SWと接続するインタフェースに BUT,IGMPv3を有効化する。 ー11一 -K市庁舎の全てのL2SW Tid,スヌーピングが有効になっていることを 確認する。 -FWO1では,IPカメラに設定したグループアドレスをもつマルチキャストパケット の通過を有効化し,表1に示すユニキャスト通信の許可ルールを有効化する。 表1ユニキャスト通信の許可ルール |トッーrermrar[ET]wao em| fom eve|e[Efe 注記FWO1 Id,ステートフルパケットインスペクション機能をもつ。 〔追加指示への対応〕 調査及び設計の結果について情報システム部長へ説明を行ったところ,PCでも映 像を表示するよう指示があった。N主任は次の対応を行うことにした。 ・⑥既設機器には,IPマルチキャストの設定を追加する。 ・PCには,IGMPv3に対応し,映像データから映像へ|キ|する機能をもつソフ トウェア製品を新たに導入する。 PCに導入するソフトウェア製品は,映像を選択する方式として,デスクトップア プリケーション方式とWebブラウザ方式に対応している。デスクトップアプリケーシ ョン方式では,PC上でソフトウェア製品を起動し,ソフトウェア製品にIPカメラを 登録すること及び登録済みのIPカメラを選択して映像を表示することができる。Web ブラウザ方式では,PCのWebブラウザからカメラ管理サーバのWebページを開き,カ メラ管理サーバに登録されたIPカメラを選択することによってソフトウェア製品が 起動され,映像を表示することができる。 N主任は,⑦デスクトップアプリケーション方式とWebブラウザ方式とを比較して, IPカメラの追加や更新における利点からWebブラウザ方式を採用することにした。 N主任の設計は承認され,IPマルチキャストによる映像配信の導入が決定した。