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応用情報技術者 2016年 春期 午後 問05


スイッチ間の接続経路の冗長化に関する次の記述を読んで、設問1〜4に答えよ。

 R社は、社員200名の医療機器の販売会社であり、本社で、部署1サーバと部署2サーバを運用している。本社LANの構成を図1に示す。
応用情報技術者試験(平成28年度 午後 問05 図01)
 図1に示したように、L2SW1のp1とp2にはVLAN10が設定されており、部署1サーバは部署1のPCだけが利用できる。L2SW1のp3とp4にはVLAN20が設定されており、部署2サーバは部署2のPCだけが利用できる。   〔障害の発生と対応作業〕  月末の繁忙時、部署1のPCから部署1サーバが利用できなくなったと情報システム課に連絡があった。連絡を受けたS君が対応作業を行った。  S君は、まずL2SW1のLEDランプの状態を確認した。L2SW1の電源LEDランプはaしていたが、p2のリンクLEDランプが消灯していたので、L2SW1とbの間の経路障害と判断した。そこで、p2に接続されたLANケーブルを、L2SW1の空きポートp10に接続し直したところ、p10のリンクLEDランプが点灯したので、障害が復旧したと考えた。しかし、部署1のPCから部署1サーバは利用できないままだった。S君は、①L2SW1に追加設定が必要であったことに気付き、追加設定を行って障害から復旧させ、後日、L2SW1を交換した。  このような障害を再発させないために、上司のT主任は、L2SW間の経路の冗長化を検討するようS君に指示した。S君は、STP(Spanning Tree Protocol)によるL2SW間の経路の冗長化について検討した。   〔STPの導入検討〕  L2SW間にLANケーブルを増設して経路を冗長化すると、経路が c 構成になり、d ストームが発生する。STPは、c 構成となった経路の一部をフレームが流れないようにブロックすることで論理的にツリー構成に変更して、経路の冗長化を可能にするプロトコルである。  S君は、L2SWを3台、サーバとPCを2台ずつ用意し、テストLANを構築してSTPの動作確認を行うことにした。テストLANの構成を図2に示す。  3台のL2SWに、図2中の注記に示す設定を行った。注記の設定によって、L2SW1がルートブリッジになり、L2SW2とL2SW3の間の経路がブロックされてツリー構成になる。各L2SWにサーバ又はPCを接続し、その後、L2SW間を接続してSTPを稼働させた。各サーバとPCには、それぞれ図1と同じネットワーク情報を設定した。  なお、図2のテストLANの各機器は、本番環境を想定して図1と同一名称とした。
 S君は図2のテストLAN構築後、次の手順で動作確認を行った。  ・PC1及びPC2から、それぞれの部署サーバの利用は問題なく行えた。  ・L2SW2のp1に接続されたケーブルを抜いて、経路が再構成されるまで約50秒待った。  ・PC1から部署1サーバまでの経路は、L2SW3経由で再構成されたが、②PC1から部署1サーバが利用できなかった。そこで、PC2をL2SW2のp3に接続し直して部署2サーバにアクセスしたところ、部署2サーバは利用できた。  テスト結果の報告を受けたT主任は、本社LANのL2SW間の経路を、STPを利用して図2の構成で冗長化するときは、新たなVLAN設定が必要になることをS君に説明した。T主任が説明した新たなVLAN設定を表1に示す。
 STPを利用する場合、設定が複雑なので運用が困難になることが考えられた。そこで、S君は、別の方法を調査したところ、経路の冗長化にリンクアグリゲーション(以下、LAという)が利用できることが分かったので、LAの導入検討を行った。   〔LAの導入検討〕  LAは、複数のイーサネット回線を論理的に束ね、1本の回線であるかのように扱う技術である。使用中のL2SWを調べたところ、LAに対応していることが分かった。  LAを導入する場合は、図1中のVLAN設定に加え、L2SW1へのVLANの追加設定とLAの設定を行うことになる。LA導入時の本社LANの構成を図3に示す。
応用情報技術者試験(平成28年度 午後 問05 図03)
 図3中の設定によって、例えば、L2SW1のp2とL2SW2のp1を接続する経路に障害が発生しても、L2SW1のp5とL2SW2のp2を接続する経路だけを使って、部署1のPCは、継続して部署1サーバを利用できる。    以上の検討から、図1の本社LANでL2SW間の経路を冗長化する場合、③図3のLAの構成は、図2のSTPの構成に比べて利点が多いことが分かった。S君が検討結果をT主任に報告したところ、T主任からLAの導入を進めるよう指示を受けた。

設問1:

問題文を見る
本文中のa〜dに入れる適切な字句を解答群の中から選び、記号で答えよ。
解答群  ア:L2SW2  イ:L2SW3  ウ:消灯  エ:スター  オ:点灯  カ:ブロードキャスト  キ:ユニキャスト  ク:ループ

模範解答

a:オ b:ア c:ク d:カ

解説

解答の論理構成

  1. 【問題文】には「L2SW1の電源LEDランプはaしていた」とあります。電源が正常なら通常は点灯しているため、解答群「オ:点灯」を選びます。
  2. 続けて「p2のリンクLEDランプが消灯していたので、L2SW1とbの間の経路障害と判断した」と記述されています。p2は部署1側に伸びており、図示関係から対向機器は「ア:L2SW2」です。
  3. STP導入検討では「L2SW間にLANケーブルを増設して経路を冗長化すると、経路が c 構成になり、d ストームが発生する」と記載されています。複数経路が張られると発生するのはループ構成とブロードキャストストームですので、順に「ク:ループ」「カ:ブロードキャスト」を当てはめます。
  4. 以上より
     a:「オ」 b:「ア」 c:「ク」 d:「カ」となります。

誤りやすいポイント

  • 電源LEDとリンクLEDを混同し「ウ:消灯」を選ぶ誤答が頻出です。電源LEDは機器の稼働有無、リンクLEDはポートの接続状態を示す点を整理しましょう。
  • p2の対向を「イ:L2SW3」と思い込むミスに要注意です。VLAN10が部署1用であることを読み取れば対向は「L2SW2」と分かります。
  • STPが防止するのは何ストームかを「カ:ブロードキャスト」でなくユニキャストと誤記しやすいので、イーサネットネットワークの暴走原因を正しく理解してください。

FAQ

Q: 電源LEDが消えている場合はどう判断しますか?
A: 機器そのものが給電されていない、または故障している可能性が高いので、まず給電系統の確認を優先します。
Q: ループ構成になると必ずブロードキャストだけが暴走しますか?
A: 主にブロードキャストフレームが拡散しますが、マルチキャストや一部のユニキャストがブロードキャスト化する場合もあり、結果としてネットワーク全体が飽和します。
Q: STPとLAは併用できますか?
A: 可能です。多くのスイッチではリンクアグリゲーションを形成したポートチャネルをSTPの論理ポートとして扱えます。

関連キーワード: Spanning Tree Protocol, ブロードキャストストーム, ループ防止, リンクアグリゲーション, VLAN

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本文中の下線①について、設定する内容を20字以内で述べよ。

模範解答

p10にVLAN10を設定する。

解説

解答の論理構成

  1. 既設ポートのVLAN確認
    【問題文】には「L2SW1のp1とp2にはVLAN10が設定されており」とあります。つまり部署1用ネットワークはVLAN10で運用されています。
  2. 障害対応時のポート変更
    S君は「p2に接続されたLANケーブルを、L2SW1の空きポートp10に接続し直した」と記述されています。物理的な差し替えだけではVLAN設定が引き継がれません。
  3. 下線①の意味
    直後に「①L2SW1に追加設定が必要であった」とあるため、p10をVLAN10用ポートにしなければ部署1サブネットへフレームが届きません。
  4. 導出
    以上より、追加すべき設定は「p10にVLAN10を割り当てる」ことになります。

誤りやすいポイント

  • p10をタグVLANにしてしまう
    本番環境でVLAN10専用に使うため、ポートVLANで十分です。
  • VLAN20と取り違える
    部署2はVLAN20。「p3とp4」はVLAN20と明記されているので混同しないよう注意が必要です。
  • 物理リンクLEDだけで復旧と判断する
    リンクアップしてもVLAN不一致では通信できません。

FAQ

Q: p10をタグVLANで設定しても問題ありませんか?
A: 部署1専用ポートなのでタグVLANにする利点はなく、設定手順が複雑化するだけです。
Q: ポートを交換しただけで通信できないのはなぜですか?
A: スイッチはポート単位でVLANを紐付けています。未設定ポートではVLANタグが異なりブロードキャストも届きません。
Q: 既存のp2を元に戻せば設定変更は不要ですか?
A: はい。しかし障害が再発する恐れがあるため、空きポートを使う場合は必ず対応VLANを設定してください。

関連キーワード: VLAN, ポートVLAN, レイヤ2スイッチ, イーサネット, 冗長化

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設問3:〔STPの導入検討〕について、(1)、(2)に答えよ。

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(1)本文中の下線②において、PC1が部署1サーバのMACアドレスを取得するためにARPフレームを送信したとき、ARPフレームが到達するサーバ名を図2中の名称で答えよ。また、PC1から部署1サーバが利用できなくなった理由を30字以内で述べよ。

模範解答

サーバ名:部署2サーバ 理由:PC1と部署1サーバが所属するVLANが異なるから

解説

解答の論理構成

  1. 【問題文】の引用
    • 「L2SW1のp1とp2には VLAN10 が設定されており、部署1サーバは部署1のPCだけが利用できる。L2SW1のp3とp4には VLAN20 が設定されており、部署2サーバは部署2のPCだけが利用できる。」
    • 「PC1から部署1サーバまでの経路は、L2SW3経由で再構成されたが、②PC1から部署1サーバが利用できなかった。」
  2. 経路再構成後のパス
    ケーブルを抜いたことで、PC1 → L2SW2 → L2SW3 → L2SW1 → 部署1サーバ という物理経路が成立しました。
  3. VLANの不一致
    • L2SW2はVLAN10のネットワーク端末を収容。
    • L2SW3とL2SW1間の接続ポートはVLAN20に属しています。
      結果として、PC1のARPブロードキャストはVLAN20のタグ(またはポート属性)でL2SW1に到達します。
  4. ARPブロードキャストの行き先
    L2SW1はVLAN20のブロードキャストをVLAN20に属するポートへ洪水転送するため、ARPフレームは 部署2サーバ に届きます。
  5. PC1が部署1サーバを利用できない理由
    PC1が属するVLAN10の通信がVLAN20に流れてしまい、部署1サーバとは同一VLANにならないためARP解決に失敗します。
  6. したがって
    • サーバ名:部署2サーバ
    • 理由:PC1と部署1サーバが所属するVLANが異なるから

誤りやすいポイント

  • ケーブル抜去で経路だけが変わり「VLANも自動で引き継がれる」と思い込む。実際にはポート‐VLAN設定が固定されているためVLAN10がVLAN20に置き換わってしまう。
  • ARP要求はIPではなくL2ブロードキャストで送られることを忘れ、ルーティングが介在すると誤解する。
  • 「STPが動けば冗長化は万全」と考え、VLAN間の整合性チェックを怠る。

FAQ

Q: なぜL2SW3でVLAN10を設定しなかったのですか?
A: テストLANでは現行構成を再現することが目的で、部署ごとに単一VLANのみを想定していたためです。このため経路変更時にVLAN不整合が顕在化しました。
Q: ARPフレームが部署2サーバに届いても、回答は返らないのでは?
A: その通りです。部署2サーバは要求されたIPを持たないためARP Replyを返さず、PC1はMACアドレスを解決できません。
Q: STPとVLANの設定は独立していますか?
A: ブロック/フォワードといったSTPのポート状態はVLANに依存しませんが、実際のトラフィックは各VLANごとに流れるため、冗長経路設計では両者の整合が不可欠です。

関連キーワード: VLAN, ARP, Spanning Tree Protocol, ブロードキャストドメイン, ポートVLAN

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設問3:〔STPの導入検討〕について、(1)、(2)に答えよ。

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(2)表1中のe、fに入れる適切なVLAN名を答えよ。

模範解答

e:VLAN10 f:VLAN20

解説

解答の論理構成

  1. VLAN10とVLAN20の所属の確認
    • 【問題文】には、
      「L2SW1のp1とp2にはVLAN10が設定されており、部署1サーバは部署1のPCだけが利用できる。」
      「L2SW1のp3とp4にはVLAN20が設定されており、部署2サーバは部署2のPCだけが利用できる。」
      と明記され、部署1系は “VLAN10”、部署2系は “VLAN20” で運用されていると分かります。
  2. テストLANでも同一ネットワーク情報を使用
    • 【問題文】には、
      「各サーバとPCには、それぞれ図1と同じネットワーク情報を設定した。」
      とあり、テストLANでもVLAN割当は本番と同一です。
  3. 表1の読み取り
    • 表1では、L2SW2とL2SW3の「p1, p2」間リンクはタグVLANで “VLAN10, VLAN20” を共存。
    • 一方、各PCを接続する 「p3」 は “ポートVLAN” で単一VLANを流します。
      したがって、
      • 部署1のPC (PC1) をつなぐL2SW2のp3には “VLAN10” を設定
      • 部署2のPC (PC2) をつなぐL2SW3のp3には “VLAN20” を設定
      となります。
  4. 結論
    • e=「VLAN10」
    • f=「VLAN20」

誤りやすいポイント

  • タグVLANとポートVLANの混同
    タグVLANでtrunkを張るp1/p2にPC用VLANを入れたと誤設定しがちです。
  • 部署名とVLAN名の取り違え
    “部署1=VLAN10”“部署2=VLAN20” を逆に記憶して失点するケースが多いです。
  • STPのブロックポートに気を取られ、VLAN設定を見落とす
    経路冗長の議論に集中し、実際にフレームを流すVLANの整合性まで意識が回らないことがあります。

FAQ

Q: タグVLANとは何を指しますか?
A: 【問題文】表1の注記にあるように「タグVLANは、一つのポートに複数のVLANを共存させるとき使用される」方式で、スイッチ間リンクなどtrunkポートに使います。
Q: なぜp3はタグVLANにしないのですか?
A: p3にはPCが1台だけ接続されており、単一のVLANに所属させれば十分だからです。複数VLANを同時に流す必要がないためポートVLANで設定します。
Q: STPでブロックされてもVLAN設定は影響を受けますか?
A: STPはループ防止のために経路を論理的に遮断するだけで、VLANの所属自体は変わりません。ルート変更後に通信できるかどうかは各ポートのVLAN設定が正しいかに依存します。

関連キーワード: VLAN, ポートVLAN, タグVLAN, STP, trunk

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本文中の下線③について、利点として適切なものを解答群の中から全て選び、記号で答えよ。
解答群  ア:PCを異なる部署のL2SWに接続し、元の部署のPCとして利用する場合、追加設定が少ない。  イ:経路障害が発生したとき、通信が中断したとしても短時間で済む。  ウ:経路障害が発生しても、L2SW2及びL2SW3の負荷は増加しない。  エ:追加するケーブル本数が少ない。

模範解答

イ、ウ

解説

解答の論理構成

  1. STPの再収束時間
    【問題文】には「経路が再構成されるまで約 50秒待った。」とあります。
    一方、LAはリンクが1本でも生きていれば“束ねた回線”として継続利用できるため、フレーム転送は瞬時に切替わります。したがって
    • 記号 イ「経路障害が発生したとき、通信が中断したとしても短時間で済む。」
      ⇒ STPよりLAのほうが短時間で復旧できる = 利点 ○
  2. 障害時の経路と負荷変化
    STPではリンク障害が起こるとブロックされていた経路が開放され、「PC1から部署1サーバまでの経路は、L2SW3経由で再構成された」と記載されています。すなわち別スイッチを経由することで L2SW2・L2SW3 の処理負荷が増えます。
    LAでは束ねたリンクの1本が切れても経由スイッチは変わらず、L2SW2 / L2SW3の負荷は増えません。よって
    • 記号 ウ「経路障害が発生しても、L2SW2及びL2SW3の負荷は増加しない。」
      ⇒ STPでは負荷増、LAなら増えない = 利点 ○
  3. 追加設定量(ア)
    LA構成でも、別部署のL2SWにPCをつなぐ場合はVLAN設定やポートアサインを変更する必要があります。“追加設定が少ない”とは言えません。よって ×。
  4. ケーブル本数(エ)
    STPでもLAでも、物理的に2本ずつケーブルを敷設して冗長化する点は同じであり、「追加するケーブル本数が少ない」とは言えません。よって ×。
以上より、利点として適切なのは イ、ウ です。

誤りやすいポイント

  • 「STP =冗長化済みだから速い」と早合点し、再収束に数十秒かかる事実を見落とす。
  • LA =負荷分散とだけ覚え、「障害時に別スイッチ経由にならない」特徴を関連付けられない。
  • ケーブル本数が同じであることを確認せず、なんとなく「LAのほうが少ない」と判断してしまう。
  • “設定の複雑さ”と“設定量”を混同し、アを○にしてしまう。

FAQ

Q: LAとSTPを併用してはいけませんか?
A: 併用自体は可能ですが、同じ経路に二重で冗長化機能を掛けるとトラブルシュートが難しくなるため、本問のようにどちらか一方を採用するのが一般的です。
Q: LAの導入でスイッチ側に特別なライセンスは必要ですか?
A: 【問題文】に「使用中のL2SWを調べたところ、LAに対応していることが分かった」とある通り、機種が標準で対応していれば追加ライセンスは不要です。
Q: LAにもリンクがすべて切れた場合のダウンタイムは発生しますか?
A: はい。束ねたすべての物理回線が断線すると通信断になります。LAは“残存するどれかの回線が生きている”ことが前提です。

関連キーワード: リンクアグリゲーション, STP, 冗長化, フェイルオーバー, VLAN

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