令和5年度春期応用情報技術者試験午後問題問5 DNSラウンドロビンによるWebサイト増設とメンテナンス手順

この問題は2023(R5)春応用情報技術者午後に出題されたものです。出題時点の法令・制度に基づく内容のため、現行の内容と一致しない場合があります。

本ページの問題文・選択肢は、原本の体裁を Web 表示用に正規化しています（改行・記号・数式・図表参照の調整）。設問の趣旨および正解に影響する変更は加えていません。

学習ガイド

処理能力不足となったMシステムにWebサイトを増設し、DNSラウンドロビンで負荷を分散する事例です。運用PCからの二つの通信経路と、公開用・内部用ドメインを切り分けた上で、セカンダリDNS、ゾーン転送、TTLを使う保守手順を整理します。本文・表・図の根拠を行き来し、用語だけを暗記するのではなく、短い記述にも判断の理由を残して解答する手順を示します。

この記事で押さえる論点

図1の構成でデフォルトルートと広域イーサ網経由の経路がどう使い分けられるかを追跡する
公開ドメインexample.jpと社内ドメインf-sha.example.lanのFQDNを状況に応じて選べる
プライマリ・セカンダリDNSのゾーン転送とTTLの役割を説明できる
DNSレコードの無効化からメンテナンス開始までに確認すべき事項を導く

出題情報

出題: 2023(R5)春応用情報技術者午後問5
配点: 20点満点
模範解答: 公表(設問ごとに掲載)

出題趣旨・採点講評(IPA 公表)

情報の活用が企業活動に不可欠となっていることから，インターネット上で情報を提供するシステムには安定したサービスの提供が求められる。そこで，利用状況の変化に合わせたシステム構成の見直しは必須となっている。本問では，DNSラウンドロビンを利用したWebサイトの負荷分散を題材に，インターネットの利用において不可欠の役割をもつDNSの仕組みや動作について問う。

問5では，DNSラウンドロビンを利用したWebサイトの負荷分散を題材に，インターネットの利用において不可欠の役割をもつDNSの仕組みや動作について出題した。全体として正答率は平均的であった。

問題本文

Webサイトの増設に関する次の記述を読んで，設問に答えよ。

F社は，契約した顧客（以下，顧客という）にインターネット経由でマーケット情報を提供する情報サービス会社である。F社では，マーケット情報システム（以下，Mシステムという）で顧客向けに情報を提供している。Mシステムは，Webアプリケーションサーバ（以下，WebAPサーバという），DNSサーバ，ファイアウォール（以下，FWという）などから構成されるWebサイトとF社の運用PCから構成される。現在，Webサイトは，B社のデータセンター（以下，b-DCという）に構築されている。

現在のMシステムのネットワーク構成（抜粋）を図1に，DNSサーバbに登録されているAレコード情報を表1に示す。

項番	機器名称	サーバの FQDN	IP アドレス
1	DNS サーバ b	nsb.example.jp	200.a.b.1/28
2	WebAP サーバ b	miap.example.jp	200.a.b.2/28
3	DNS サーバ b	nsb.f-sha.example.lan	192.168.0.1/24
4	WebAP サーバ b	apb.f-sha.example.lan	192.168.0.2/24

〔Mシステムの構成と運用〕

Mシステムを利用するにはログインが必要である。
FWbには，DMZに設定されたプライベートアドレスとインターネット向けのグローバルアドレスを1対1で静的に変換するNATが設定されており，表1に示した内容で，WebAPサーバb及びDNSサーバbのIPアドレスの変換を行う。
DNSサーバbは，インターネットに公開するドメインexample.jpとF社の社内向けのドメインf-sha.example.lanの二つのドメインのゾーン情報を管理する。
F社のL3SWの経路表には，b-DCのWebサイトbへの経路と①デフォルトルートが登録されている。
運用PCには，②優先DNSサーバとして，FQDNがnsb.f-sha.example.lanのDNSサーバbが登録されている。
F社の運用担当者は，運用PCを使用してMシステムの運用作業を行う。

〔Mシステムの応答速度の低下〕

最近，顧客から，Mシステムの応答が遅くなることがあるという苦情が，Mシステムのサポート窓口に入ることが多くなった。そこで，F社の情報システム部（以下，システム部という）の運用担当者のD主任は，運用PCを使用して次の手順で原因究明を行った。

(i) 顧客と同じURLであるhttps://a/でWebAPサーバbにアクセスし，顧客からの申告と同様の事象が発生することを確認した。
(ii) FWbのログを検査し，異常な通信は記録されていないことを確認した。
(iii) SSHを使用し，③広域イーサ網経由でWebAPサーバbにログインしてCPU使用率を調べたところ，設計値を超えた値が継続する時間帯のあることを確認した。

この結果から，D主任は，WebAPサーバbの処理能力不足が応答速度低下の原因であると判断した。

〔Webサイトの増設〕

D主任の判断を基に，システム部では，これまでのシステムの構築と運用の経験を生かすことができる，現在と同一構成のWebサイトの増設を決めた。システム部のE課長は，C社のデータセンター（以下，c-DCという）にWebサイトcを構築してMシステムを増強する方式の設計を，D主任に指示した。

D主任は，c-DCにb-DCと同一構成のWebサイトを構築し，DNSラウンドロビンを利用して二つのWebサイトの負荷を分散する方式を設計した。

D主任が設計した，Mシステムを増強する構成を図2に示す。

図2の構成では，DNSサーバbをプライマリDNSサーバ，DNSサーバcをセカンダリDNSサーバに設定する。また，運用PCには，新たにbを代替DNSサーバに登録して，bも利用できるようにする。

そのほかに，L3SWの経路表にWebサイトcのDMZへの経路を追加する。

DNSサーバbに追加登録するAレコードの情報を表2に示す。

項番	機器名称	サーバの FQDN	IP アドレス
1	DNS サーバ c	nsc.example.jp	200.c.d.81/28
2	WebAP サーバ c	miap.example.jp	200.c.d.82/28
3	DNS サーバ c	nsc.f-sha.example.lan	192.168.1.1/24
4	WebAP サーバ c	apc.f-sha.example.lan	192.168.1.2/24

表2の情報を追加登録することによって，WebAPサーバb, cが同じ割合で利用されるようになる。DNSサーバb, cにはc転送の設定を行い，DNSサーバbの情報を更新すると，その内容がDNSサーバcにコピーされるようにする。

WebAPサーバのメンテナンス時は，作業を行うWebサイトは停止する必要があるので，次の手順で作業を行う。④メンテナンス中は，一つのWebサイトでサービスを提供することになるので，Mシステムを利用する顧客への影響は避けられない。

(i) 事前にDNSサーバbのリソースレコードの d を小さい値にする。
(ii) メンテナンス作業を開始する前に，メンテナンスを行うWebサイトの，インターネットに公開するドメインのWebAPサーバのFQDNに対応するAレコードを，DNSサーバb上で無効化する。
(iii) この後，一定時間経てばメンテナンス作業が可能になるが，作業開始が早過ぎると顧客に迷惑を掛けるおそれがある。そこで，⑤手順(ii)でAレコードを無効化したWebAPサーバの状態を確認し，問題がなければ作業を開始する。

D主任は，検討結果を基に作成したWebサイトの増設案を，E課長に提出した。増設案が承認され実施に移されることになった。

設問と解答・解説

設問1

本文中の〔Mシステムの構成と運用〕について答えよ。

(1)

本文中の下線①について，デフォルトルートのネクストホップとなる機器を，図1中の名称で答えよ。

模範解答

FWf

採点基準(配点 3点)

正確性（内容）(3点)

3点: 「FWf」と正確に抜き出して（図中の名称で）解答している。
1点: 「FW」など、機器の種別は合っているが正確な名称になっていない。
0点: 無解答、または上記以外の誤った解答。

解説

本問は、ネットワーク構成におけるデフォルトルートの概念と設定に関する理解を問う問題です。

正解の根拠

デフォルトルートは、ルーティングテーブル（経路表）に宛先ネットワークが明示的に登録されていないパケットを転送するための宛先（ネクストホップ）です。Mシステムの構成図（図1）において、内部ネットワークからインターネットなどの外部へ向かう未知の宛先IPアドレスを持つパケットは、最終的にインターネットに接続されたファイアウォールを経由して送出されます。したがって、デフォルトルートのネクストホップとして指定すべき機器は FWf となります。

各選択肢の解説（高得点のポイント）

デフォルトルートの役割を正しく理解していること
図1のネットワークトポロジから、外部への出入り口となる機器（FWf）を正確に特定できること

(2)

本文中の下線②の設定の下で，運用PCからDNSサーバbにアクセスしたとき，パケットがDNSサーバbに到達するまでに経由する機器を，図1中の名称で全て答えよ。

模範解答

L3SW，FWb，L2SWb

採点基準(配点 3点)

正確性（内容）(3点)

3点: 「L3SW，FWb，L2SWb」の全てを正確に解答している（順不同可）。
1点: 経由する機器のうち、一部のみを正しく解答している。
0点: 無解答、または全く異なる機器を解答している。

解説

本問は、特定の送信元から宛先へのパケット通信経路を図から読み解く問題です。

正解の根拠

運用PCからDNSサーバbへのアクセス経路を考えます。運用PCが接続されているネットワークからDNSサーバbが配置されているネットワーク（DMZなど）へ向かう際、パケットは以下の順序で機器を経由します。

運用PCから最初に接続されるレイヤ3スイッチである L3SW
セキュリティ境界を越えるためのファイアウォールである FWb
DNSサーバbが接続されているセグメントのレイヤ2スイッチである L2SWb
これら全ての機器を順序によらず過不足なく挙げる必要があります。

高得点のポイント

ネットワーク構成図において、VLANやルーティングの境界を越える際の経由機器を正確に追跡できること
指定された3つの機器（L3SW，FWb，L2SWb）を全て解答していること

設問1は，(2)の正答率は高かったが，(1)の正答率がやや低かった。デフォルトルートは，インターネットアクセスのように宛先IPアドレスが不定のパケットの転送先を，一つにまとめて経路表中に記述した経路であることを理解してほしい。

設問2

本文中の〔Mシステムの応答速度の低下〕について答えよ。

(1)

本文中の a に入れる適切なFQDNを答えよ。

模範解答

miap.example.jp

採点基準(配点 3点)

正確性（内容）(3点)

3点: 「miap.example.jp」と正確に解答している。
1点: スペルミスがある、またはドメイン名部分のみなど不完全な解答。
0点: 無解答、または上記以外の誤った解答。

解説

本問は、Webサイトの負荷分散において、外部からアクセスされるFQDN（Fully Qualified Domain Name）を文脈から読み取る問題です。

正解の根拠

Mシステムにおいて、顧客などの外部ユーザーがWebサイトにアクセスする際に入力する宛先FQDNは、システムの窓口となるドメイン名です。本文の記述やDNSラウンドロビンの対象となっているFQDNとして、miap.example.jp が該当します。

高得点のポイント

本文中のシステム構成とDNSラウンドロビンの仕組みを理解し、対象となるFQDNを正確に抜き出していること

(2)

本文中の下線③について，アクセス先サーバのFQDNを答えよ。

模範解答

apb.f-sha.example.lan

採点基準(配点 3点)

知識・理解度（内容）(2点)

2点: アクセス先のホスト名と内部ドメインを正確に特定できている。
1点: ホスト名またはドメイン名のいずれかのみが正しい。
0点: 無解答、または両方とも誤っている。

論理性（構造）(1点)

1点: 「ホスト名.ドメイン名」という正しいFQDNの形式で記述されている。
0点: FQDNの形式として成立していない。

解説

本問は、内部ネットワークにおける特定のサーバのFQDNを導出する問題です。

正解の根拠

アクセス先となるサーバがAPサーバbである場合、そのホスト名は「apb」となります。また、内部ネットワークにおけるドメイン名（ゾーン）が「f-sha.example.lan」として定義されているため、これらを結合した apb.f-sha.example.lan が正しいFQDNとなります。

高得点のポイント

ホスト名とドメイン名を正しく組み合わせてFQDNを構成できていること
内部ドメイン名の指定を正確に反映していること

設問3

本文中の〔Webサイトの増設〕について答えよ。

(1)

本文中の b に入れる適切な字句を答えよ。

模範解答

DNSサーバc

採点基準(配点 2点)

正確性（内容）(2点)

2点: 「DNSサーバc」と正確に解答している。
1点: 「DNSサーバ」など、cが抜け落ちている部分的な解答。
0点: 無解答、または上記以外の誤った解答。

解説

本問は、DNSの冗長構成におけるゾーン転送の仕組みについての理解を問う問題です。

正解の根拠

DNSの設定情報（ゾーンデータ）は、マスターとなるプライマリDNSサーバで管理され、スレーブとなるセカンダリDNSサーバに対してデータが同期（ゾーン転送）されます。本文中の構成において、外部向けのプライマリDNSサーバがDNSサーバaやbであり、セカンダリDNSサーバとして機能する機器を文脈から特定すると、DNSサーバcが該当します。

高得点のポイント

DNSのプライマリ／セカンダリ構成における役割分担を理解していること
本文の記述から、ゾーン転送の宛先となるDNSサーバを正確に抜き出せること

(2)

本文中の c に入れる適切な字句を答えよ。

模範解答

ゾーン

採点基準(配点 2点)

正確性（内容）(2点)

2点: 「ゾーン」と正確に解答している。
1点: 意味は近いが指定された字句と異なる表現を用いている。
0点: 無解答、または全く異なる用語。

解説

本問は、DNSに関する基本的な用語の知識を問う問題です。

正解の根拠

DNSにおいて、特定のドメイン名空間のうち、一つのネームサーバが権威を持って管理する情報の範囲（データベースの単位）を ゾーン と呼びます。このゾーンの情報をプライマリからセカンダリへ同期する処理が「ゾーン転送」です。

高得点のポイント

DNSの管理領域を示す専門用語「ゾーン」を正確に解答できていること

(3)

本文中の d に入れる適切な字句を答えよ。

模範解答

TTL

採点基準(配点 2点)

正確性（内容）(2点)

2点: 「TTL」と正確に解答している。
1点: 「生存時間」などの日本語訳や、軽微なスペルミスがある。
0点: 無解答、または全く異なる用語。

解説

本問は、DNSのキャッシュ制御に関する重要なパラメータについての知識を問う問題です。

正解の根拠

DNSのレコードがクライアントやキャッシュDNSサーバにキャッシュとして保持される有効期限（生存時間）は、TTL（Time To Live）という値で指定されます。DNSラウンドロビン環境やサーバのIPアドレス変更時には、このTTLの長短が反映時間（キャッシュの切り替わり）に大きく影響します。

高得点のポイント

DNSレコードのキャッシュ有効期限を示す用語「TTL」を正しく理解し解答できていること

(4)

本文中の下線④について，顧客に与える影響を25字以内で答えよ。

模範解答

Mシステムの応答速度が低下することがある。

採点基準(配点 1点)

知識・理解度（内容）(1点)

1点: Mシステムの応答速度が低下すること（またはそれに準ずる影響）が過不足なく記述されている。
0点: 無解答、または顧客への影響として不適切な内容が記述されている。

論理性（構造）(0点)

0点: 文脈として自然であり、意味が通る文構成となっている。

解説

本問は、Webサイトの増設や構成変更に伴い、DNSのキャッシュ情報と実際のアクセス状態の不整合が顧客にどのような影響を与えるかを考察する問題です。

正解の根拠

DNSの仕組み上、クライアントはキャッシュされたIPアドレスを使用して接続を試みますが、DNSラウンドロビン等で負荷分散されている場合やサーバの過負荷状態が発生した場合、一時的にレスポンスが遅延する可能性があります。したがって、影響として「Mシステムの応答速度が低下することがある。」が解答となります。

高得点のポイント

システム構成の変化によって生じる具体的な事象（応答速度の低下）に言及していること
字数制限（25字以内）を満たしていること

(5)

本文中の下線⑤について，確認する内容を20字以内で答えよ。

模範解答

ログイン中の利用者がいないこと

採点基準(配点 1点)

知識・理解度（内容）(1点)

1点: 対象サーバにログイン中の利用者がいないことを確認する旨が記述されている。
0点: 無解答、または確認すべき内容として不適切である。

論理性（構造）(0点)

0点: 「〜こと」などの体言止めや適切な文末表現になっている。

解説

本問は、稼働中のシステムに対するメンテナンス作業を行う際、ユーザーへの影響を最小限に抑えるために確認すべき状態を問う問題です。

正解の根拠

DNSのキャッシュ情報が更新されて新規アクセスが別サーバに誘導されるようになっても、更新前から対象サーバにログインし続けている顧客のセッションはそのまま維持される可能性があります。この状態でサーバを停止・再起動すると、その顧客の作業が中断されてしまいます。そのため、メンテナンス実施前には「ログイン中の利用者がいないこと」を確認する必要があります。

高得点のポイント

既存のセッション（ログイン状態）が維持されるというWebシステムの特徴を理解していること
メンテナンス実施の前提条件として、アクティブな利用者が存在しないことの確認が必要である旨を記述していること

設問3(1)は，cの正答率が低かった。DNSが管理する領域はゾーンと呼ばれ，ゾーンの情報をプライマリDNSサーバからセカンダリDNSサーバにコピーすることがゾーン転送であることを覚えておいてほしい。設問3(3)は，正答率が低かった。DNSのキャッシュ情報が更新されても，更新前からサーバにログインしている顧客は，メンテナンスの影響を受けることを理解してほしい。