令和3年度 春期 ネットワークスペシャリスト試験 午後II 問題 問1 STPからRSTP・スタック構成への社内ネットワーク移行とFW更改

• DNSサーバが他のDNSサーバ（フルサービスリゾルバ）へ名前解決要求を転送する機能は フォワーダ と呼ばれます。
• 内部DNSサーバは社外ドメインの名前解決要求をISPのフルサービスリゾルバへ転送しているため、空欄aには「フォワーダ」が入ります。

高得点のポイント

• ネットワーク技術（DNS）の基本用語を正確に把握しているか。
• 文脈から求められる機能を論理的に導き出せているか。

• VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）において、マスタルータとバックアップルータを選出する際に比較されるのは プライオリティ値 です。
• プライオリティ値が大きいルータが優先的にマスタルータとして選出されるため、空欄bには「プライオリティ値」が入ります。

高得点のポイント

• ネットワーク技術（VRRP）の基本用語を正確に把握しているか。
• 文脈から求められる機能を論理的に導き出せているか。

• PCが社内システムを利用する際、ドメイン名の名前解決を行うためのDNSサーバのIPアドレスが必要です。
• PCからの名前解決要求に応答するのは、図1に記載されている 内部DNSサーバ です。
• したがって、DHCPサーバ機能をもつ内部DNSサーバ自身が、PCに名前解決要求先として内部DNSサーバのIPアドレスを通知します。

• STPにおいてルートブリッジを選出する際は、ブリッジID が最も小さいスイッチが選出されます。
• ブリッジIDは「ブリッジプライオリティ値」と「MACアドレス」を組み合わせた値です。
• 全てのスイッチに同じブリッジプライオリティ値が設定されている場合、次にMACアドレスの値が比較され、MACアドレスが最も小さいスイッチがルートブリッジに決定されます。

高得点のポイント

• STPの基本的な用語や仕様（ブリッジIDの構成要素）を正確に理解していること。
• STPとVRRPの構成を正しく把握し、論理的な解答を導き出せていること。

• VRRPのアドバタイズメント（VRRPパケット）は同一サブネット内でマルチキャストを用いて交換されます。
• 図1より、L3SW1とL3SW2は、VLAN10（FW-L3SW間サブネット）とVLAN11（内部サーバ収容サブネット）、およびVLAN101〜103（PC収容サブネット）を共有しています。
• PC収容サブネット（VLAN101〜103）については、L2SW3〜L2SW20を経由するトランクポートが設定されています。
• 一方、FW-L3SW間サブネットと内部サーバ収容サブネットは、L3SW1とL3SW2間の直接リンク（リンクアグリゲーション）のみを通ります。
• L2SW3がルートブリッジになった場合、STPの構成により、L3SW1とL3SW2間の直接リンクがブロックポート（非指定ポート）になる可能性があります。
• 直接リンクがブロックされると、L2SW3を経由できない FW-L3SW間サブネット と 内部サーバ収容サブネット においてL3SW1とL3SW2が通信できなくなり、VRRPの情報を交換できなくなります。

• STP（Spanning Tree Protocol）において、ルートブリッジがもつ全てのポートは、他のスイッチへBPDUを送信し、フレームを転送する役割を担う 指定ポート（Designated Port）となります。

高得点のポイント

• STPおよびRSTPで共通して用いられるポートの役割や用語を正確に理解していること。
• ネットワークトポロジの条件から適切な用語を論理的に選択できていること。

• L3SW1がルートブリッジであり、非ルートブリッジであるL2SW3のポートの役割を決定します。
• L2SW3はL3SW1と直接接続されているポートが ルートポート になります。
• 一方、L3SW2に接続するポートは、ループを防止するためにブロックされる必要があります。したがって、このポートは 非指定ポート（Non-Designated Port / ブロックポート）となります。

高得点のポイント

• STPおよびRSTPで共通して用いられるポートの役割や用語を正確に理解していること。
• ネットワークトポロジの条件から適切な用語を論理的に選択できていること。

• STPのトポロジに変更が発生した場合、それまで学習していたMACアドレスとポートの対応が正しくなくなる可能性があります。
• そのため、スイッチは古い経路情報を破棄し、新しい経路でフレームを正しく転送できるように MACアドレス テーブル（MACアドレステーブル）をクリアします。

高得点のポイント

• トポロジ変更時におけるスイッチの内部動作を正確に理解していること。
• ネットワーク技術の実務的な理解に基づき論理的な解答ができていること。

• RSTPにおいて、スイッチ間でプロポーザル（提案）とアグリーメント（合意）を交換し、ポートの役割を決定します。
• スイッチAは、スイッチBからのプロポーザルを受信し、ブリッジプライオリティ値やパスコストを比較します。
• その結果、スイッチBの方がルートブリッジに近い（パスコストが小さい、またはプライオリティが優位である）と判断した場合、スイッチAはスイッチBが自分よりも 上位のスイッチ であると判定し、アグリーメントを返して自身のポートをルートポートへと遷移させます。

高得点のポイント

• RSTPにおける状態遷移の違いを読み取り、正確な知識に基づいて解答できていること。
• プロポーザルやアグリーメントといったネゴシエーションの流れを論理的に把握していること。

• STPではポートの障害を検知してから再計算を行うため、復旧に時間がかかります。
• 一方RSTPでは、表3にあるように、あらかじめ 代替ポート や バックアップポート として予備のポート役割を決定しています。
• これにより、主経路の障害時にすぐにフォワーディング状態へ移行でき、トポロジ再構成の時間が短縮されます。
• もう一つの理由として、STPではポートをフォワーディング状態にするまでに「リスニング」や「ラーニング」の状態遷移に転送遅延の待ち時間が発生しますが、RSTPでは、プロポーザルとアグリーメントによるネゴシエーションを用いることで、転送遅延を待たずに即座にポートを状態遷移させます。
• 1つ目の理由と2つ目の理由は順不同です。

高得点のポイント

• 本文中に示されたRSTPで追加されたポートの役割を正確に読み取り、もう一歩踏み込んで論理的に考察できていること。
• 指定された文字数などの形式を守り、要点を簡潔に表現できていること。

• STPでは、ポートをフォワーディング状態にするまでに「リスニング」や「ラーニング」の状態遷移に転送遅延の待ち時間が発生します。
• RSTPでは、プロポーザルとアグリーメントによるネゴシエーション（ハンドシェイク）を用いることで、タイマーによる待ち時間（転送遅延）を待たずに即座にポートを状態遷移させます。
• 1つ目の理由とは順不同です。

高得点のポイント

• STPとRSTPの状態遷移の違いを読み取り、もう一歩踏み込んで論理的に考察できていること。
• 指定された文字数などの形式を守り、要点を簡潔に表現できていること。

• スタック機能とは、複数台のスイッチを専用ケーブルで接続し、論理的に1台のスイッチとして動作させる技術です。
• 単体のスイッチが2台ある場合と異なり、スタックL3SWとして 1台の論理スイッチ として扱われるため、設定の投入や構成情報の管理が1台分で済み、運用負荷が軽減されます。

高得点のポイント

• スタック機能の実務的なメリットと動作原理を正確に理解していること。
• 運用負荷軽減の理由を、論理的かつ簡潔に表現できていること。

• スタックL3SWとサーバ群の接続において、「新ディレクトリサーバ及び新内部DNSサーバに実装される二つのNICに，アクティブ／アクティブのチーミングを設定し，スタックL3SWに接続する」とあります。
• アクティブ／アクティブのチーミングを設定することで、これまではアクティブ／スタンバイ構成で待機していた回線も同時に通信に利用できるようになり、回線帯域が有効利用されます。
• したがって、該当する区間は図3の構成より スタックL3SW～新ディレクトリサーバ および スタックL3SW～新内部DNSサーバ です。

• STPやRSTPはネットワーク上のループを防ぐためのプロトコルであり、論理的に経路を1本に絞ります。
• 複数のL3SWやL2SWを束ねて1台の論理スイッチとして扱う スタック 機能により、スイッチ間のループ構成を排除しています。
• 1つ目と2つ目の技術は順不同です。

高得点のポイント

• スタック機能がネットワークトポロジにおいてどのように冗長化とループ排除を実現するかを正確に理解していること。
• ネットワーク設計の実務知識に基づき、論理的な解答を導出できていること。

• スイッチ間やサーバとスイッチ間の複数の物理回線を束ねて1本の論理回線として扱う リンクアグリゲーション により、複数リンクによるループが発生しない構成になっています。
• 1つ目の技術とは順不同です。

高得点のポイント

• リンクアグリゲーションがネットワークトポロジにおいてどのように冗長化とループ排除を実現するかを正確に理解していること。
• ネットワーク設計の実務知識に基づき、論理的な解答を導出できていること。

• スタックとリンクアグリゲーションを活用することで、物理的な冗長経路があっても論理的にはツリー型の経路が1本に集約されます。
• その結果、ネットワーク上に ループがない構成 となり、ループを防止するためのSTPやRSTPによる制御が不要になります。

高得点のポイント

• 冗長化技術がSTP等のプロトコルを不要にする本質的な理由を正確に理解していること。
• 限られた文字数で論理的に要点をまとめられていること。

• 現行のディレクトリサーバと新ディレクトリサーバは、どちらも VLAN11（内部サーバ収容サブネット 172.17.11.0/24）に所属しています。
• 新ディレクトリサーバは VLAN11 に所属し、ステップ1の構成（図4）において、現行の L3SW1 と新 L3SW1 間は VLAN11 のアクセスポートとして接続されています。
• したがって、両サーバは同一サブネット（L2ネットワーク）上に存在するため、ルータを介さずに直接L2通信を行います。
• 通信の送信元は現行のディレクトリサーバであるため、送信元MACアドレスには 現行のディレクトリサーバ のMACアドレスが設定されます。

高得点のポイント

• 移行期間中の社内システムと新社内システムの構成や経路情報を正しく把握できていること。
• L2通信とMACアドレスの関係について正確な知識に基づいて論理的に解答できていること。

• 現行のディレクトリサーバと新ディレクトリサーバは VLAN11 の同一サブネットに属しています。
• ルーティングを行わずL2レベルで直接通信するため、宛先MACアドレスには最終的な宛先である 新ディレクトリサーバ のMACアドレスが設定されます。

高得点のポイント

• 移行期間中の社内システムと新社内システムの構成や経路情報を正しく把握できていること。
• L2通信とMACアドレスの関係について正確な知識に基づいて論理的に解答できていること。

• 現行のPCは PC収容サブネットに属し、デフォルトゲートウェイは現行のL3SW1/L3SW2です。
• 新公開Webサーバは 172.16.254.0/24 に属しています。PCから新公開Webサーバへの通信は、まず現行のL3SW1にルーティングされます。
• 表7より、現行のL3SW1は宛先ネットワーク 172.16.254.128/25（新公開Webサーバが含まれる）に対するネクストホップを スタックL3SW（172.17.11.101）としています。
• 現行のL3SW1は受け取ったパケットをスタックL3SWへルーティング（転送）します。ルーティングされる際、送信元MACアドレスは中継するルータである 現行のL3SW1 のMACアドレスに書き換えられます。

高得点のポイント

• 移行期間中の社内システムと新社内システムの構成や経路情報を正しく把握できていること。
• ルーティングに伴うMACアドレスの書き換えについて、正確な知識に基づいて論理的に解答できていること。

• 現行のL3SW1がスタックL3SWへパケットをルーティングする際、L2転送における宛先（ネクストホップ）はスタックL3SWのVLAN11インタフェース（IP: 172.17.11.101）です。
• したがって、現行のL3SW1とスタックL3SW間を流れるフレームの宛先MACアドレスには、ネクストホップである スタックL3SW のMACアドレスが設定されます。

高得点のポイント

• 移行期間中の社内システムと新社内システムの構成や経路情報を正しく把握できていること。
• ルーティングに伴うMACアドレスの書き換えについて、正確な知識に基づいて論理的に解答できていること。

• 新公開Webサーバおよび新外部DNSサーバは、172.16.254.0/24 の未使用IPアドレスを割り当てられます。
• 表1より、現行の公開Webサーバおよび外部DNSサーバは 172.16.254.10～172.16.254.100 を使用しており、デフォルトゲートウェイの 172.16.254.1 も使用済みです。
• 表6および表7の静的経路情報を見ると、宛先ネットワークアドレスとして 172.16.254.128、サブネットマスク 255.255.255.128 が追加されています。
• 新サーバ宛ての経路は表6・表7で 172.16.254.128／255.255.255.128（172.16.254.128/25）として設定されるので、新公開Webサーバはこの範囲に置く必要があります。
• DMZサーバ収容サブネット自体は 172.16.254.0/24 なので、.128 は通常のホストアドレスとして使え、.255 は /24 のブロードキャストアドレスなので使えません。よって 172.16.254.128〜172.16.254.254 となります。

高得点のポイント

• 移行期間中の社内システムと新社内システムの構成や経路情報を正しく把握できていること。
• サブネットマスクを用いたIPアドレス範囲の計算を正確に行い、論理的に解答できていること。

• ステップ3のDMZ構成変更では、新FW1および新FW2がデフォルトルートを新ルータ1に向けます。
• 現行のFWと新FWは、公開Webサーバなどのデフォルトゲートウェイとして共有する仮想IPアドレス（172.16.254.1）を持っています。
• 現行FWとL2SW1、L2SW2間をつなぐLANケーブルを抜かずに、現行L2SWと新L2SWを接続してしまうと、DMZ内で現行のFWと新FWが同時に存在することになります。
• この結果、両方のFWが同じ仮想IPアドレスを主張し、現行のFWと新FWの仮想IPアドレスが重複する ため通信障害が起きます。

高得点のポイント

• 移行期間中の作業手順とその目的を正しく把握し、正確な知識に基づいて解答できていること。
• 仮想IPアドレスの重複によるネットワーク障害のリスクを論理的に表現できていること。

• ステップ1において、新FW1及び新FW2には「インターネットから受信したパケットの宛先IPアドレスを，新公開Webサーバ及び新外部DNSサーバのプライベートIPアドレスに変換する静的NAT」が設定されています。
• 現行の公開Webサーバに切り戻すためには、インターネットからのアクセスを再び現行の公開Webサーバへ誘導する必要があります。
• したがって、新FWに設定されている 静的NATの変換後のIPアドレス を、新公開Webサーバから 現行の公開WebサーバのIPアドレス に変更する設定を行います。

高得点のポイント

• 移行期間中の作業手順やFWの静的NAT設定を正しく把握し、正確な知識に基づいて解答できていること。
• 切戻しに必要な設定変更の内容を、論理的かつ指定文字数内で正確に表現できていること。

• 切り戻し後、インターネット接続回線は新ルータ1に繋がっているため、通信は インターネット → 新ルータ1 → 新L2SW0 と流れます。
• その後、アクティブ側である 新FW1 に到達し、静的NATによって宛先が現行の公開Webサーバに変換されます。
• 新FW1からDMZへ出たパケットは、まず 新L2SW1 を通ります。
• 現行のL2SW1と新L2SW1間は接続されており、現行のFWはLANケーブルが抜かれているため、パケットは 新L2SW1 から 現行のL2SW1 へ転送されます。
• 最終的に現行のL2SW1から現行の公開Webサーバへ到達します。

高得点のポイント

• 切戻し作業後のネットワーク構成や経路情報を正しく把握し、正確な知識に基づいて解答できていること。
• パケットが経由する機器の順序を論理的かつ正確にトレースできていること。

• インターネットから新公開Webサーバへ接続を確認するためには、HTTP/HTTPSリクエストを送信します。
• この通信はインターネットから新FWを経由して新公開Webサーバに到達するため、新FWの通信ログには 新公開Webサーバ宛てのWeb通信 が記録されます。
• 2つの通信は順不同です。

高得点のポイント

• 移行作業中の通信確認において発生するトラフィックの種類を正しく把握できていること。
• 新FWを通過する通信について論理的な推測ができていること。

• 新公開Webサーバに接続するためには、まずドメイン名からIPアドレスを引くための名前解決が必要です。
• 条件に「フルサービスリゾルバのキャッシュに記録されていない」とあるため、ドメインを管理する権威サーバである 新外部DNSサーバ に対してDNSの問い合わせが発生します。
• この問い合わせもインターネットから新FWを経由してDMZ内の新外部DNSサーバへ送られるため、新FWのログには 新外部DNSサーバ宛てのDNS通信 が記録されます。
• 1つ目の通信とは順不同です。

高得点のポイント

• Webアクセスの前段として発生する名前解決要求のフローを正しく把握できていること。
• フルサービスリゾルバと権威サーバの通信を論理的に導き出せていること。

• 内部NWのネットワーク構成変更作業において、現行のL3SW1とL3SW2は停止・削除されます。
• これまで現行のL3SW1/L3SW2がVLAN11のデフォルトゲートウェイとして提供していた仮想IPアドレスは 172.17.11.1 でした。
• 切替作業においてスタックL3SWが現行のL3SWの役割を完全に引き継ぐため、VLAN11のインタフェースに一時的に割り当てていた 172.17.11.101 を、現行の仮想IPアドレスであった 172.17.11.1 に変更する必要があります。

高得点のポイント

• 移行手順における一時的なIPアドレス割り当てから本来の設定への切替の意味を正しく把握できていること。
• デフォルトゲートウェイの役割とIPアドレスの引継ぎについて論理的に導き出せていること。

• DHCPリレーエージェントは、要求を転送する際に、自身がDHCP要求を受信したインタフェースのIPアドレスを giaddr (Gateway IP Address) フィールドに設定します。
• DHCPサーバ（新内部DNSサーバ）は、受け取った giaddr の値を基に、要求元の PCが収容されているサブネットを識別 します。
• これにより、複数のVLANが存在する環境でも、対応するDHCPのスコープから正しいIPアドレスを割り当てることができます。

高得点のポイント

• DHCPリレーエージェントの仕組みとgiaddrフィールドの役割について正確な知識に基づいて解答できていること。
• IPアドレスの動的割り当てにおいてサブネットを識別する目的を論理的にまとめられていること。