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2 BGPによるインターネット接続の冗長化とSNMPを用いた通信量監視

管理サーバはSNMPを用いて5分間（300秒）ごとにカウンタ値を取得し、単位時間当たりの通信量を計算します。

• インタフェースの通信量はパケットの総オクテット数で表されます。
• 5分間の総オクテット数は、現在時刻 $t$ のカウンタ値 $X_t$ から、5分前 $t-1$ のカウンタ値 $X_{t-1}$ を引いた $X_t - X_{t-1}$ となります。
• 求める単位は「ビット／秒」であるため、1オクテット＝8ビットとしてオクテット数を8倍し、時間である300秒で割ります。
• したがって、算出式は $(X_t - X_{t-1}) \times 8 \div 300$ となります。

高得点のポイント

• カウンタ値の差分（$X_t - X_{t-1}$）を求めていること。
• オクテットからビットへの変換（$\times 8$）を行っていること。
• 秒単位への変換（$\div 300$）を行っていること。

管理サーバは5分ごとにSNMPで取得したカウンタ値の差分を用いて、単位時間当たりの通信量を計算します。

• この計算によって算出される値は、5分間（300秒間）の平均値となります。
• そのため、5分間のうち数秒間だけ極端に通信量が増加するようなバースト通信が発生していたとしても、5分間全体で平均化されることによってピークの値がならされてしまいます。
• 結果として、突発的な通信量の増加を検知できなくなるという問題が生じます。

高得点のポイント

• 「バースト通信」などの一時的・突発的な通信が発生したという事実を含めること。
• 時間平均をすることによって、それが隠れてしまう（分からなくなる）という論理を説明すること。

32ビットカウンタは、値が $2^{32}-1$ まで達すると、次は初期値の 0 に戻ります（カウンタラップ）。

• 取得時刻 $t-1$ の値が $X_{t-1}$、時刻 $t$ の値が $X_t$ で、この間に1回のカウンタラップが発生した場合、実際のオクテット数は最大値を超えた分増加しています。
• 0を跨いでカウントが続いているため、論理的な現在の値は実際の $X_t$ に $2^{32}$ を加算したものと同等になります。
• したがって、正しく通信量を計算するためには $X_t$ を $X_t + 2^{32}$ に補正する必要があります。

各選択肢の解説

• ア: 正解。$2^{32}$ を加算することでラップした分を正しく補正できます。
• イ: $2^{32}-1$ ではなく、$2^{32}$ を足す必要があります（0を含むため、ラップ幅は $2^{32}$ になります）。
• ウ, エ: 補正すべきは現在の値 $X_t$ であり、過去の値 $X_{t-1}$ を補正するのは誤りです。

図2のネットワーク構成図を確認すると、ルータ10とルータ11はOSPFエリアに属する物理インタフェースをそれぞれ2つ（ルータ10は aとc、ルータ11は bとd）持っています。

• 物理インタフェースのIPアドレスをiBGPピアリングに用いると、その物理的なリンクがダウンした際にIPアドレスへの到達性が失われ、ピアリングが切断されてしまいます。
• 一方で、ループバックインタフェースは論理的なインタフェースであるため、ルータ自体がダウンしない限りリンクダウンしません。
• ルータ10と11はOSPFによって複数の経路を持たせることができるため、一方の物理リンクがダウンしても、もう一方のリンクを経由する迂回路を利用して到達性を維持できます。
• FW10はOSPFエリアにインタフェース(e)を1つしか持たないため、ループバックインタフェースを用いても物理的な迂回路が存在しません。

高得点のポイント

• ルータ10とルータ11にはOSPFを構成するインタフェースが二つあることに触れること。
• インタフェースが複数あることで迂回路を構成できる（冗長性が確保できる）という論理を説明すること。

BGPの標準仕様では、「eBGPピアに経路情報を広告する際には，NEXT_HOPを自身のIPアドレスに書き換えて送信する。iBGPピアに経路情報を広告する際には，NEXT_HOPを書き換えず，そのまま送信する」となっています。

• もしルータ10、11がNEXT_HOPを自身のIPアドレスに書き換えない設定をした場合、FW10が受け取るデフォルトルート（0.0.0.0/0）のNEXT_HOPは、Z社のルータ（ルータ10Z、ルータ11Z）のIPアドレスのままとなります。
• ルータ10ZのIPアドレスは α.β.γ.1/30、ルータ11ZのIPアドレスは α.β.γ.5/30 です（図2の表を参照）。
• FW10がこれらのNEXT_HOPへパケットを転送できるようにするためには、FW10のルーティングテーブルに、これらのIPアドレスが属するネットワークアドレスの経路情報が登録されている必要があります。
• サブネットマスクが /30 であるため、α.β.γ.1/30 が属するネットワークアドレスは α.β.γ.0/30 になります。
• もう一つの α.β.γ.5/30 については空欄bの解説を参照してください。

高得点のポイント

• ネットワークアドレスの計算を正しく行い、α.β.γ.0/30 と α.β.γ.4/30 のどちらか一方を導出すること（b と順不同）。

（空欄aの解説からの続き）

• ルータ11ZのIPアドレスは α.β.γ.5/30 です。
• サブネットマスクが /30（第4オクテットが252、つまり4ごとのブロック）であるため、α.β.γ.5/30 が属するネットワークアドレスは α.β.γ.4/30 になります。
• したがって、FW10のルーティングテーブルには、α.β.γ.0/30 と α.β.γ.4/30 の2つの経路情報が追加で必要になります（aとbの順序は不問です）。

高得点のポイント

• ネットワークアドレスの計算を正しく行い、a と異なるもう一方を導出すること。

BGPはパスベクタ型のルーティングプロトコルであり、経路情報を広告する際に、経由してきたASの番号を AS_PATH アトリビュートに記録していきます。

• もし隣接するASから受信した経路情報の AS_PATH に、すでに自身のAS番号が含まれていた場合、その経路情報は自身のASを一度通過して戻ってきたものであることを意味します。
• このような経路情報を受け入れてルーティングテーブルに登録してしまうと、パケットがAS間をぐるぐると回り続ける 経路のループ が発生してしまいます。
• そのため、BGPではループを回避する目的で、自身のAS番号が含まれる経路情報を破棄します。

高得点のポイント

• 「経路のループ」というキーワードを含めること。
• ループを「回避する（防止する、防ぐ）」目的であることを簡潔に述べること。

表3は「最適経路選択アルゴリズムの仕様」です。評価順2では AS_PATH アトリビュートを評価します。

• AS_PATH は、経路情報がどのASを経由してきたかを示すAS番号のリストです。
• 経由するASの数が少ないほど宛先に近い経路であるとみなされるため、BGPでは AS_PATH の長さが最も短い経路情報が優先して選択されます。

高得点のポイント

• BGPの経路選択において、AS_PATH長が「短い」ものが優先されるという仕様を正確に解答すること。

表3の評価順4では MED（MULTI_EXIT_DISC）アトリビュートを評価します。

• MEDは隣接するASに対して、自身のAS内に存在する宛先ネットワークへの優先度を通知するために使用されます。
• MEDはメトリックとも呼ばれ、一般にメトリックは距離やコストを表すため、値が最も小さい経路情報が優先して選択されます。

高得点のポイント

• MED値が「小さい」ものが優先されるという仕様を正確に解答すること。

表4はFW10のBGPテーブルです。宛先 0.0.0.0/0 に対して、LOCAL_PREF が 200 の経路と 100 の経路の2つが存在します。

• 最適経路選択アルゴリズム（表3の評価順1）により、LOCAL_PREF の値が最も大きい経路（ここでは200の経路）が最適経路として選択され、ルーティングテーブルに反映されます。
• 表5のFW10のルーティングテーブルを確認すると、0.0.0.0/0 のネクストホップは α.β.γ.8 になっています。
• ルーティングテーブルに反映されているのは選択された最適経路（LOCAL_PREF=200）のものであるため、空欄ウの NEXT_HOP には α.β.γ.8 が入ります。
• なお、α.β.γ.8 はルータ10のループバックインタフェースのIPアドレスです（図2の表を参照）。

高得点のポイント

• LOCAL_PREFが最大の経路が選択され、それがルーティングテーブルのネクストホップと一致することを理解し、「α.β.γ.8」を導出すること。

表4のFW10のBGPテーブルにおいて、LOCAL_PREF が 100 の経路は、ルータ10側が利用できない場合に使用されるバックアップ経路です。

• Z社の提案した構成（図2）では、平常時はルータ10側の専用線を利用し、障害時はルータ11側を利用します。
• したがって、バックアップ経路のNEXT_HOPは、ルータ11側のIPアドレスになります。
• ルータ11にはiBGPピアリング用にループバックインタフェースが作成されており、そのIPアドレスは α.β.γ.9 です（図2の表を参照）。
• これにより、空欄エには α.β.γ.9 が入ります。

高得点のポイント

• 冗長構成におけるバックアップ側のルータのループバックIPアドレスを特定し、「α.β.γ.9」を導出すること。

表5のFW10のルーティングテーブルにおいて、宛先ネットワークアドレスが α.β.γ.8/32（ルータ10のループバック）の場合のネクストホップを求めます。

• FW10からルータ10のループバック宛てにパケットを転送する際、図2の構成図を見ると、FW10（インタフェースe）はルータ10の物理インタフェース c とL2SW10 を介して同じセグメント（α.β.γ.16/29）に接続されています。
• 図2の「各機器に付与されているアドレス一覧」表より、ルータ10のインタフェース c に設定されているIPアドレスは α.β.γ.17/29 です。
• したがって、FW10から見たネクストホップはルータ10のインタフェース c のIPアドレスである α.β.γ.17 となります。

高得点のポイント

• 物理的な接続構成からパケットの転送先となる隣接インタフェースを特定し、「α.β.γ.17」を導出すること。

表5のFW10のルーティングテーブルにおいて、宛先ネットワークアドレスが α.β.γ.9/32（ルータ11のループバック）の場合のネクストホップを求めます。

• 先ほどの解説と同様に、FW10からルータ11のループバック宛てにパケットを転送する物理経路を追います。
• 図2の構成図から、FW10（インタフェースe）はルータ11の物理インタフェース d とL2SW10 を介して同じセグメント（α.β.γ.16/29）に接続されています。
• 図2の「各機器に付与されているアドレス一覧」表より、ルータ11のインタフェース d に設定されているIPアドレスは α.β.γ.18/29 です。
• したがって、FW10から見たネクストホップはルータ11のインタフェース d のIPアドレスである α.β.γ.18 となります。

高得点のポイント

• 物理的な接続構成からパケットの転送先となる隣接インタフェースを特定し、「α.β.γ.18」を導出すること。

BGPにおいて、ピア（隣接ルータ）との接続が正常であることを互いに確認し、セッションを維持するために定期的に送信されるメッセージを キープアライブ （KeepAlive）メッセージと呼びます。

• インタフェースのリンクダウンを伴わないような論理的な障害（例えば、通信経路上のスイッチ障害など）が発生した場合でも、キープアライブメッセージが一定期間受信できなくなれば、ルータはピアリングが切断されたと判断します。
• これにより、AS内の各機器の経路情報が更新され、バックアップ経路への切り替えが行われます。

高得点のポイント

• BGPで死活監視に使用されるメッセージ名「キープアライブ」を正確に解答すること。

設問は「BGPの標準仕様ではトラフィックを分散する経路制御はできません」の根拠となる標準仕様の内容を本文中から探す問題です。

• 本文のBGPの標準仕様に関する説明の中に、「BGPテーブルに存在する，同じ宛先ネットワークアドレスの経路情報の中から，最適経路を一つだけ選択し，ルータのルーティングテーブルに反映する。」という記述があります。
• トラフィックを分散させる（ECMPなど）ためには、同じ宛先に対して複数の経路を同時にルーティングテーブルに登録する必要がありますが、BGPの標準仕様では一つしか選択されないため、分散ができません。

高得点のポイント

• 「BGPテーブルから最適経路を一つだけ選択し」というプロセスを含めること。
• 「ルータのルーティングテーブルに反映する」という結果を含めること。

表6の冗長化手順において、手順4〜7でルーティングプロトコルの設定を順次行います。

• Z社提案の構成では、A社内部のルータ10とルータ11にループバックインタフェースを作成し、それに設定したIPアドレスを用いてiBGPのピアリングを行います。
• OSPFやBGPといったルーティングプロトコルを設定して経路を交換する前には、前提としてその通信に使用するループバックインタフェースを論理的に作成し、IPアドレスを割り当てる作業が必ず必要になります。
• したがって、最初に行う手順4は エ （ループバックインタフェースの作成とIPアドレスの設定）となります。

各選択肢の解説

• ア, イ, ウ: IPアドレスが設定されていなければルーティングプロトコルを稼働させることができないため、これらを最初に行うことはできません。

手順4でループバックインタフェースにIPアドレスを設定した後は、そのIPアドレスを用いてiBGPピアリングを行うための到達性を確保しなければなりません。

• ルータ10、ルータ11、FW10の間でOSPFを用いて経路情報を交換することで、互いのループバックIPアドレス宛ての通信経路が確立され、到達性が確保されます。
• したがって、手順5は ウ （OSPFの導入）となります。

各選択肢の解説

• ア, イ: 到達性が確保される前にBGPピアリングを確立することはできないため、iBGPやeBGPの設定はOSPFの後に行う必要があります。

手順5のOSPFによってA社内部のループバックアドレス等への到達性が確保された後、A社内の機器（ルータ10、ルータ11、FW10）間で iBGP のピアリングを設定します。

• これにより、A社ネットワーク内で外部宛ての経路情報を交換する準備が整います。
• したがって、手順6は イ （iBGPの導入）となります。

各選択肢の解説

• ア: eBGPは外部（Z社）との接続であり、内部での経路共有の仕組み（iBGP）が整ってから行うべきであるため、この段階ではまだ実施しません。

手順4〜6によりA社内部のルーティング（OSPF、iBGP）の基盤がすべて整った後、最後にZ社のルータ（ルータ10Z、ルータ11Z）との間で eBGP ピアリングを行います。

• これによって初めて外部の経路情報（デフォルトルート）を受信し、インターネットとの接続性が確立されます。
• 作業対象機器もルータ10, ルータ11, ルータ10Z, ルータ11Zとなっていることから、外部との境界での設定であることが分かります。
• したがって、手順7は ア （eBGPの導入）となります。

手順8の「静的経路の削除」を行う対象機器を答える問題です。

• 本文の「現在のA社ネットワーク環境の概要」に、「ルータ10Zには，A社が割当てを受けているグローバルIPアドレスの静的経路設定がされており」「ルータ10，FW10及びL3SW40の経路制御は静的経路制御を利用している」と記載されています。
• 今回のインターネット接続の冗長化（BGPとOSPFの導入）に関わる機器は、Z社との接続を担う ルータ10Z と ルータ10、およびDMZの境界にある FW10 です。
• L3SW40はA社内部セグメントのルーティングを担っており、今回のインターネット接続部分の動的ルーティング化の範囲外であるため、設定変更は不要です。
• したがって対象機器は、ルータ10Z，ルータ10，FW10 となります。

高得点のポイント

• 冗長化に関わる静的経路を持つ機器として「ルータ10Z」「ルータ10」「FW10」の3つを漏れなく挙げていること。

ルータの経路制御において、一般的にBGPやOSPFなどの動的経路よりも、管理者が手動で設定する静的経路（スタティックルート）の方がアドミニストレーティブディスタンス（優先度）が高く扱われます。

• そのため、手順4〜7でBGPの設定を完了し経路情報を受信していても、同じ宛先に対する静的経路が存在する間は、ルーティングテーブルには静的経路が優先して登録されたままになります。
• 手順8で静的経路を削除した瞬間に、初めて次に優先されるBGPの動的経路情報がルーティングテーブルに反映され、動的制御への切り替えが行われます。

高得点のポイント

• BGP（動的経路）よりも静的経路設定の方が優先度が高いという仕様を理解し、記述すること。
• 静的経路が削除されることで、隠れていたBGPの経路がルーティングテーブルに反映される論理を示すこと。

ルータ10を交換する際、通信断の影響を最小限にするためには、事前にルータ10を経由している通信をルータ11側へ迂回させる必要があります。

• この環境ではZ社とBGPで経路制御を行っているため、ルータ10に対して、ルータ10Zとの間の eBGPピアを無効にする（シャットダウンする） 設定操作を行います。
• eBGPピアが無効になると、ルータ10Zへの経路がなくなり、Z社からの通信およびA社からの通信の経路が自動的にルータ11Zとルータ11を経由するバックアップ経路へ切り替わります。
• 物理的なケーブルの抜去ではなく「操作」と問われているため、機器の設定によってピアリングを落とすことが正解となります。

高得点のポイント

• 「eBGPピア」という対象を明記すること。
• 「無効にする（シャットダウンする、切断する）」という操作内容を明記すること。

専用線の輻輳を、監視サーバからの死活監視（ICMPエコー要求）で検知しようとする際の問題点の一つです（2つの問題点は順不同）。

• 専用線に輻輳が発生しパケットが遅延したり破棄されたりする状況でも、ICMPパケットが100%破棄されるとは限りません。
• 監視の条件は「1回につきICMPのエコー要求を3パケット送信し」「1分おきに連続して5回，一つもエコー応答を受信しなかった場合」にアラートとなるため、輻輳の合間を縫って運良くエコー応答が1つでも受信できてしまうとアラートが上がりません。
• したがって、輻輳が発生していても検知できない（見逃してしまう）問題があります。

高得点のポイント

• 輻輳が発生していてもエコー応答を受信できる（パケットロスが連続しない）場合があることに触れること。
• その結果、輻輳を「検知できない」という結論を導くこと。

専用線の輻輳を死活監視で検知しようとする際のもう一つの問題点です（順不同）。

• ping監視は指定した宛先（ルータ10Zやルータ11Z）へのパケット到達性を確認するものです。
• そのため、トラフィックの輻輳が起きていなくても、単にルータ10Zやルータ11Z自体が機器故障でダウンした場合や、Z社ネットワーク網内で障害が発生してパケットが届かなくなった場合にも、同様にエコー応答が受信できなくなりアラートとなります。
• 監視サーバからはパケットロスの原因が輻輳なのか機器障害なのかを区別できないため、障害による通信断を輻輳と誤検知してしまう問題があります。

高得点のポイント

• ルータ10Zやルータ11Zなどの機器・ネットワーク障害時にパケットロスが発生することに触れること。
• それを輻輳として「誤って検知する（誤検知する）」という結論を導くこと。

BGPマルチパスを有効にすることで、平常時はルータ10側の専用線とルータ11側の専用線の両方を使ってトラフィックを均等に分散（ECMP）しています。

• もしどちらかの専用線に障害が発生した場合、すべてのトラフィックが残った一方の専用線に集中して流れることになります。
• 障害時にフェイルオーバーした際、残った1回線の帯域幅（100%）を超えないようにするためには、平常時において全体の通信量が1回線の帯域幅を超えていてはなりません。
• トラフィックが均等に分散されている前提では、平常時における各専用線の通信量が自身の帯域幅の 50% 以下であれば、2倍になっても100%に収まります。
• したがって、しきい値監視の上限値は帯域幅の 50（%）と設定するのが適切です。

設問は「管理サーバに保存されている、統計データとは別のデータ」を本文中から探して答える問題です。

• 本文の「現在のA社ネットワーク環境の概要」の箇条書きの5つ目に、「管理サーバには，（中略）通信量などの統計データ，FWとプロキシサーバの通信ログデータが保存されている」と記載されています。
• したがって、この記述をそのまま抜き出して解答します。

高得点のポイント

• 「FWとプロキシサーバの通信ログデータ」という本文中の字句を正確に使用すること。

本文では、「想定外のネットワーク利用などによって単位時間当たりの通信量が突発的に増えたり，A社NW機器の故障などによって単位時間当たりの通信量が突発的に減ったりすること」をトラフィック異常と定義しています。

• 今回、機械学習監視の対象とするのは、先ほど解答した「通信ログデータ」です。
• したがって、通信ログデータに対する異常とは、通信量と同様に「単位時間当たりの通信ログデータ量が突発的に増えたり減ったりしたこと」となります。
• これにより、例えばマルウェア感染による不審な通信ログの急増や、プロキシサーバのプロセス停止によるログ出力の急減といった異常を検知できるようになります。

高得点のポイント

• 監視対象が「通信ログデータ」であることに対応した記述になっていること。
• トラフィック異常の定義（単位時間当たりの量が突発的に増えたり減ったりすること）を通信ログデータの量に当てはめていること。