基本情報技術者 2011年 秋期 午後 問03
ネットワークの構築に関する次の記述を読んで、設問1，2に答えよ。
D社の現在のネットワーク構成を図1に示す。DMZにはメールサーバ、DNSサーバ及び社外公開用Webサーバを接続しており、ネットワークAには社内システムを稼働させるWebサーバを、ネットワークBには社員が通常業務を行うための業務用PCを接続している。
ファイアウォールはインターネットから基幹ネットワークへ向けた通信と基幹ネットワークからインターネットに向けた通信を全て遮断している。したがって、業務用PCから社内にある社外公開用Webサーバや社内システムWebサーバへはアクセスできるが、社外のWebサーバへはアクセスできない。
設問1：
問題文を見る 次の記述中のに入れる正しい答えを、解答群の中から選べ。
D社の各ネットワークに接続された機器のIPアドレスから、ネットワークAのサブネットマスクはaであることが分かる。ネットワークAのネットワークアドレスとサブネットマスクを考慮すると、次に示すIPアドレスのうち、社内システムWebサーバ2に設定可能なものは、b個ある。
aに関する解答群
ア：255.0.0.0
イ：255.255.0.0
ウ：255.255.255.0
エ：255.255.255.128
bに関する解答群
ア：1
イ：2
ウ：3
エ：4
オ：5
カ：6
キ：7
ク：8
模範解答
a：ウ、b：イ
解説
解答の導き方
この設問では、ネットワークAのサブネットマスクを特定し、そのネットワークAで社内システムWebサーバ2に使えるIPアドレスを数えます。IPアドレス（Internet Protocol address：ネットワーク上の機器を識別する番号）は、サブネットマスクによって「どのネットワークに属するか」と「そのネットワーク内のどの機器か」を区別します。
まず、図1ではネットワークA、ネットワークB、基幹ネットワークが分かれています。それぞれの機器のIPアドレスを見ると、ネットワークAには10.0.1.1と10.0.1.200、ネットワークBには10.0.2.1、基幹ネットワークには10.0.0.2や10.0.0.3が設定されています。
サブネットマスクの候補を比べます。
- 255.0.0.0や255.255.0.0では、10.0.0.x、10.0.1.x、10.0.2.xが同じネットワークとして扱われます。図1のように分かれたネットワークを区別できません。
- 255.255.255.128では、最後の数字が0～127の範囲と128～255の範囲に分かれます。そのため、ネットワークAの10.0.1.1と10.0.1.200が別々のネットワークになってしまいます。どちらもネットワークAに接続されているので、この候補は使えません。
- 255.255.255.0なら、最初の3つの数字でネットワークを区別します。10.0.1.1と10.0.1.200はどちらも10.0.1のネットワークに属し、10.0.0.xや10.0.2.xとは別のネットワークになります。
したがって、ネットワークAのサブネットマスクは255.255.255.0です。このときネットワークAのネットワークアドレスは10.0.1.0で、機器に設定できる範囲は10.0.1.1～10.0.1.254です。10.0.1.0はネットワーク自体を表し、10.0.1.255はネットワーク内への一斉送信に使うため、機器には設定しません。
次に、候補のうちネットワークAに属するアドレスを確認します。10.0.1.1はルータに、10.0.1.200は社内システムWebサーバ1にすでに使われています。残る10.0.1.2と10.0.1.3は、どちらもネットワークAの範囲内で、使用中のアドレスとも重複しません。
一方、10.0.0.xは基幹ネットワーク、10.0.2.xはネットワークBのアドレスです。ネットワークAには設定できません。よって、社内システムWebサーバ2に設定可能な候補は2個です。
誤りやすいポイント
- 10.0.1で始まるアドレスならすべて使える、と考えないようにします。ネットワークAの範囲に含まれていても、すでに別の機器が使っているアドレスは設定できません。
- サブネットマスク255.255.255.128では、最後の数字が同じネットワーク内で使える範囲を分けます。10.0.1.1と10.0.1.200は同じ範囲ではありません。
- ネットワークアドレスや一斉送信に使うアドレスは、通常の機器には設定できません。この設問では、候補の中に該当するアドレスがあるかも確認します。
- ネットワークAとネットワークBが別のネットワークであることも、サブネットマスクを判断する手掛かりです。
FAQ
Q: なぜ10.0.1.1は社内システムWebサーバ2に設定できないのですか？
A: 図1では10.0.1.1はネットワークAに接続されたルータのアドレスとして使われています。同じネットワーク内で同じIPアドレスを複数の機器に設定すると、通信先を区別できなくなります。
A: 図1では10.0.1.1はネットワークAに接続されたルータのアドレスとして使われています。同じネットワーク内で同じIPアドレスを複数の機器に設定すると、通信先を区別できなくなります。
Q: 255.255.255.0では、なぜ10.0.1.2がネットワークAのアドレスだと分かるのですか？
A: このサブネットマスクでは、最初の3つの数字がネットワークを表します。10.0.1.2は10.0.1のネットワークに属するため、ネットワークAの範囲に入ります。
A: このサブネットマスクでは、最初の3つの数字がネットワークを表します。10.0.1.2は10.0.1のネットワークに属するため、ネットワークAの範囲に入ります。
Q: ネットワークアドレスと機器に設定するアドレスはどう違いますか？
A: ネットワークアドレスはネットワーク全体を表す番号です。機器に設定するアドレスは、そのネットワーク内の個々の機器を識別する番号です。
A: ネットワークアドレスはネットワーク全体を表す番号です。機器に設定するアドレスは、そのネットワーク内の個々の機器を識別する番号です。
関連キーワード: IPアドレス、サブネットマスク、ネットワークアドレス、ブロードキャストアドレス、ホストアドレス
設問2：
問題文を見る 次の記述中のに入れる正しい答えを、解答群の中から選べ。
D社は、業務用PCにIPアドレスなどのネットワークの情報を設定するために、DHCPを利用することにした。DHCPを利用するPCは、DHCPサーバを見つけるためのメッセージをブロードキャストする。D社はDHCPのメッセージを中継する装置は設置しないので、PCからのメッセージを受信するために、DHCPサーバはcに設置する必要がある。
さらに、業務用PCから社外のWebサーバへアクセスするためにプロキシサーバを設置することにした。プロキシサーバはクライアントからの要求に基づき、クライアントの代わりにWebサーバにアクセスし、Webサーバからの応答をクライアントに転送する。インターネットと基幹ネットワーク間の直接の通信は遮断したままにしておきたいので、プロキシサーバはdに設置する。
設置するプロキシサーバはキャッシュサーバの機能を備えている。キャッシュサーバは、クライアントから要求されたWebページや画像などが、既にキャッシュに格納されていれば（キャッシュにヒットすれば）、Webサーバに改めてアクセスせずにキャッシュに格納されている内容をクライアントに送るので、応答時間の短縮が見込める。しかし、キャッシュにヒットしなければWebサーバにアクセスし、Webサーバからの応答をクライアントに転送するとともに、内容をキャッシュに格納するのでオーバヘッドが生じる。
キャッシュサーバを利用しないときの平均応答時間を100としたときに、キャッシュサーバ利用時の平均応答時間がキャッシュにヒットしたときで30、ヒットしなかったときで110だとする。このとき、キャッシュのヒット率がe%以上であれば、キャッシュサーバ利用時の平均応答時間はキャッシュサーバを利用しないときの平均応答時間の半分以下になる。
c, dに関する解答群
ア：DMZ
イ：基幹ネットワーク
ウ：ネットワークA
エ：ネットワークB
eに関する解答群
ア：50
イ：55
ウ：60
エ：65
オ：70
カ：75
キ：80
ク：85
模範解答
c：エ、d：ア、e：カ
解説
解答の導き方
この設問では、DHCPサーバとプロキシサーバをどこに置くか、そしてキャッシュを使うと平均応答時間がどれだけ短くなるかを考えます。
1. DHCPサーバの設置場所を考えます。
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol：PCにIPアドレスなどのネットワーク情報を自動で設定する仕組み）を使うと、PCはネットワークに接続するための情報をDHCPサーバから受け取ります。IPアドレス（Internet Protocol address：ネットワーク上の機器を識別する番号）も、その情報の一つです。
本文には、PCがDHCPサーバを見つけるために「メッセージをブロードキャストする」とあります。ブロードキャストとは、同じネットワーク内の機器全体にメッセージを送る方法です。ルータは、通常、このブロードキャストを別のネットワークへ中継しません。
さらに、「DHCPのメッセージを中継する装置は設置しない」とあります。そのため、DHCPサーバは業務用PCと同じネットワークに置く必要があります。図1では、業務用PCはネットワークBに接続されているので、cにはネットワークBを選びます。
2. プロキシサーバの設置場所を考えます。
プロキシサーバは、PCからの要求を受け取り、PCの代わりに社外のWebサーバへアクセスするサーバです。PCと社外のWebサーバが直接通信するのではなく、プロキシサーバが間に入ります。
本文では、インターネットと基幹ネットワーク間の直接の通信を遮断したままにしたいとあります。そこで、社内側からの要求を受け付け、インターネット側へ取り次ぐ役割のプロキシサーバをDMZに置きます。DMZ（DeMilitarized Zone：インターネットと社内ネットワークの間に設ける、公開サーバなどを置くネットワーク）を経由させれば、業務用PCからインターネットへ直接接続させずに済みます。
この場合、ファイアウォールでは、PCからプロキシサーバへの通信と、プロキシサーバからインターネットへの通信を必要な範囲で許可します。PCからインターネットへの直接通信は引き続き遮断します。したがって、dにはDMZを選びます。
3. キャッシュのヒット率を計算します。
キャッシュとは、以前に取得したWebページや画像などを一時的に保存しておく仕組みです。キャッシュにヒットしたときは、保存済みの内容を使うため応答時間は30です。ヒットしなかったときは、Webサーバへのアクセスも必要になり、応答時間は110です。
ヒット率を とすると、ヒットしない割合は です。そのため、キャッシュ利用時の平均応答時間は、次のように表せます。
キャッシュを使わないときの平均応答時間は100です。その半分以下にする条件は、平均応答時間が50以下になることです。
計算すると、
両辺を負の数 で割ると、不等号の向きが逆になります。
したがって、必要なヒット率は75%以上です。eには75を選びます。
誤りやすいポイント
- DHCPサーバを基幹ネットワークに置けば、ネットワークBのPCにも届くと思い込まないようにします。中継装置がない場合、ブロードキャストは別のネットワークまで届きません。
- プロキシサーバは、社外のWebサーバがあるインターネットではなく、社内とインターネットの間に置くDMZが適切です。
- キャッシュにヒットしたときの時間だけで平均応答時間を計算しないようにします。ヒットしない場合の時間も、ヒット率に応じて平均に含めます。
- 不等式を負の数で割ると、不等号の向きが逆になります。これを忘れると、ヒット率の条件を反対にしてしまいます。
FAQ
Q: DHCPのブロードキャストは、なぜルータを越えられないのですか？
A: ブロードキャストは、同じネットワーク内の機器に一斉に届けるための通信です。ルータはネットワークを区切る装置なので、別のネットワークへ一斉送信が広がらないようにします。設問では中継装置も設置しないため、DHCPサーバを業務用PCと同じネットワークに置きます。
A: ブロードキャストは、同じネットワーク内の機器に一斉に届けるための通信です。ルータはネットワークを区切る装置なので、別のネットワークへ一斉送信が広がらないようにします。設問では中継装置も設置しないため、DHCPサーバを業務用PCと同じネットワークに置きます。
Q: キャッシュにヒットしない場合は時間が110になるのに、なぜキャッシュを使うのですか？
A: ヒットしないときは、キャッシュへの確認などの分だけ応答時間が長くなります。一方、ヒットしたときは応答時間を30に短縮できます。ヒット率が75%以上なら、両方の場合を含めた平均が50以下になります。
A: ヒットしないときは、キャッシュへの確認などの分だけ応答時間が長くなります。一方、ヒットしたときは応答時間を30に短縮できます。ヒット率が75%以上なら、両方の場合を含めた平均が50以下になります。
Q: プロキシサーバをDMZに置くだけで、社外のWebサーバにアクセスできますか？
A: DMZに置くことに加えて、ファイアウォールで必要な通信を許可する設定が必要です。許可するのは、PCとプロキシサーバの間、およびプロキシサーバとインターネットの間の通信です。PCからインターネットへの直接通信は遮断したままにできます。
A: DMZに置くことに加えて、ファイアウォールで必要な通信を許可する設定が必要です。許可するのは、PCとプロキシサーバの間、およびプロキシサーバとインターネットの間の通信です。PCからインターネットへの直接通信は遮断したままにできます。
関連キーワード: DHCP、ブロードキャスト、プロキシサーバ、DMZ、キャッシュヒット率
