NWネットワークスペシャリスト試験 午後Ⅰ

平成29年度秋期 ネットワークスペシャリスト 午後Ⅰ 問3

事例を読んで設問の答えを考えてから、解説のポイントとIPA公式の解答例・採点講評で確認しましょう。

問題

問3 社内ネットワークとクラウドサービスとのネットワーク接続に関する次の記述を読んで、設問1~4に答えよ。 K社は、中堅の加工食品販売会社である。K社では、幾つかあるシステムのうち、販売管理システムを更改する予定である。販売管理システムは、K社製品の在庫の管理,販売計画及び販売実績の管理に使用されている。 〔クラウドサービスとのネットワーク接続の検討〕 販売管理システムの更改に当たって発足したプロジェクトチームが検討を進めた結果,L社が提供しているクラウドサービス(以下、L社クラウドサービスという)を利用する案が有力視されている。そこで、L社クラウドサービスを試験的に利用して評価することになった。プロジェクトチームのOさんが、K社ネットワーク(以下、K社NWという)とL社クラウドサービスとのネットワーク接続を担当することになった。L社クラウドサービスのサービス仕様に従ってOさんが考えた、L社クラウドサービスとのネットワーク接続構成を図1に示す。 図1 L社クラウドサービスとのネットワーク接続構成(抜粋) 図1のL社クラウドサービスとのネットワーク接続構成の概要は、次のとおりである。 ・L3SWにVPNセグメントを作成する。VPNルータとしてVPNa1とVPNb1を新たに設置し、DMZとVPNセグメントに接続する。 ・VPNa1はVPNa2との間に、VPNb1はVPNb2との間に、VPNトンネルを構成する。 ・VPNトンネルは、VPNa1側をアクティブ、VPNb1側をスタンバイとする。 ・VPNa1、VPNb1及びL3SWの間ではOSPFで経路情報の交換を行う。 ・L社クラウドサービス内では、評価のために、販売管理サーバと販売管理DBを構築し、K社NWのクライアントセグメントから利用できるようにする。 ・K社NWのクライアントセグメントのPC及びサーバセグメントのサーバには、L3SWをデフォルトゲートウェイとして設定する。また、L3SWには、FWをデフォルトゲートウェイとして設定する。 ・K社NWのPCとサーバには、プライベートIPアドレスを割り当てる。PC及びサーバからインターネットへのWeb閲覧などの通信は、FWでIPアドレスとポート番号の変換処理である【ア】を行う。 〔インターネットVPN接続の検討〕 L社クラウドサービスのVPNルータとK社NWのVPNルータでは、互いのグローバルIPアドレスを利用して、RFC1853に記載されているIP in IPを用いて、トンネルが構成される。このトンネルの通信を、IPsecを用いて暗号化する。 暗号化は、フェーズ1と呼ばれるIKE SAの確立、フェーズ2と呼ばれるIPsec SAの確立を経て行われる。 フェーズ1では、接続する相手を認証する方式として、両方の機器であらかじめ、【イ】と呼ばれる同じ鍵を共有する方式を利用する。 フェーズ2では、①IPヘッダを暗号化対象とするトンネルモードではなく、IPヘッダを暗号化対象としないトランスポートモードを選択する。 IP in IPでトンネルを構成し、更にIPsecを用いて暗号化することによって、②元のIPパケットと比較してパケットサイズは大きくなる。そこで、IP in IPで作成されたトンネルインタフェースではMTUのサイズを適切な値に設定し、さらに、トンネルインタフェースを通過するパケットのTCP MSS(Maximum Segment Size)を適切な値に書き換える。 〔K社NWとL社クラウドサービスとの経路情報の交換の検討〕 L社クラウドサービスとのネットワーク接続では、静的経路制御、又はBGPを用いた動的経路制御を選択できる。Oさんは、③BGPを用いた動的経路制御を選択した。 Oさんが考えた、K社NWとL社クラウドサービスとの経路情報の交換の概要を図2に示す。 図2 K社NWとL社クラウドサービスとの経路情報の交換の概要 BGPはルーティングプロトコルの一つであり、特定のルーティングポリシで管理されたルータの集まりを示す【ウ】の間で、経路情報の交換を行うために開発されたプロトコルである。 BGP接続を行う2台のルータ間ではトランスポートプロトコルの一つである【エ】のポート179番を使用し、経路情報の交換を行う。このコネクションのことをBGPピアと呼ぶ。 【ウ】を識別する番号として、VPNa1とVPNb1では65505を使用し、VPNa2とVPNb2ではL社クラウドサービスが割当てを受けている64496を使用する。 VPNa1とVPNa2及びVPNb1とVPNb2間ではeBGPピアを設定し、VPNa1とVPNb1間ではiBGPピアを設定する。 VPNa2とVPNb2は、それぞれVPNa1とVPNb1に対し、L社クラウドサービス内のサーバセグメントの経路だけBGPで経路広告する。 K社NWのVPNセグメントと接続するVPNa1、VPNb1及びL3SWの各インタフェースではOSPFのエリア0を構成し経路情報の交換を行う。さらに、IP in IPで作成されたトンネルインタフェースでは、OSPFのエリア0を構成するが、④経路情報の交換を行う必要がないのでパッシブインタフェースとする。 VPNa1とVPNb1では、OSPFとBGPの間で経路情報の再配布を行う。 Oさんは、VPNa1側をアクティブ、VPNb1側をスタンバイとする構成について、I主任に相談した。次は、そのときのOさんとI主任の会話である。 Oさん:VPNの経路設計で、VPNa1側をアクティブ、VPNb1側をスタンバイとしたいのですが、どのように設計したらよいでしょうか。 I主任:通信の方向それぞれについて経路設計をする必要があります。まずは、社内からL社クラウドサービスの方向は、L社クラウドサービスを利用するPCからのパケットは全てL3SWに届くので、L3SWがパケットの転送先として、VPNa1とVPNb1のどちらを選択するか、転送先を決められるようにすればよいです。 Oさん:VPNa1とVPNb1が、BGPで受けた経路情報をOSPFに再配布する際に、異なるコストを付与すると転送先を選択できそうですね。VPNb1側のコストをVPNa1側と比べて【A】します。 I主任:次に、L社クラウドサービスから社内の方向はどうでしょう。L社クラウドサービスは、どのようなBGPのパスアトリビュートをサポートしていますか。 Oさん:MEDとAS_PATHを利用できます。今回はAS_PATHを使おうと考えています。AS_PATHでは、AS_PATH長が短い方が選択されます。 I主任:そうですね。そういえば、一点注意が必要です。経路情報の再配布を行うときには、経路のループを防止しなければいけません。 Oさん:分かりました。⑤経路のループを防止する経路制御を行います。 〔ネットワーク監視の検討〕 K社NWのサーバセグメントには、ネットワーク及びサーバが正常かどうかを確認するために監視サーバを設置している。監視にはpingを用いる。pingは、【オ】のecho requestパケットを監視対象に送り、【カ】パケットが監視対象から返ってくることで到達性を確認する。⑥二つあるVPNトンネルがそれぞれ正常に動作しているかを常に確認するために、監視対象として(e)と(f)を選択した。 実際に、VPNルータを停止するテスト、及びVPNトンネルを切断するテストを行い、正しく検知できることを確認した。 Oさんは、これまでの結果をまとめて、プロジェクトに報告した。その後、L社クラウドサービスの試験利用の評価を行った。その結果は良好で、K社ではL社クラウドサービスを利用した販売管理システムの更改が決定された。また、K社内のその他のシステムも順次、L社クラウドサービスへ移行する計画が立てられた。 設問1 本文中の【ア】~【カ】に入れる適切な字句を答えよ。 設問2 〔インターネットVPN接続の検討〕について、(1)、(2)に答えよ。 (1) 本文中の下線①について、今回の構成では、トランスポートモードを選択している。選択した根拠を、IPアドレスに着目して30字以内で述べよ。 (2) 本文中の下線②について、IP in IPで作成されたトンネルインタフェースのMTUの値を1、500とした場合、VPNルータで発生する処理を、30字以内で述べよ。ここで、インターネットを含む全てのインタフェースのMTUの値を1、500とする。 設問3 〔K社NWとL社クラウドサービスとの経路情報の交換の検討〕について、(1)~(4)に答えよ。 (1) 本文中の下線③について、静的経路制御と比較して動的経路制御を選択した利点を40字以内で述べよ。 (2) 本文中の下線④について、パッシブインタフェースの動作の特徴を、20字以内で述べよ。 (3) 本文中の【A】に入れる適切な字句を答えよ。 (4) 本文中の下線⑤について、経路のループを防止するために必要な経路制御を40字以内で述べよ。 設問4 本文中の下線⑥について、二つあるVPNトンネルをそれぞれ監視する目的を35字以内で述べよ。
図1 L社クラウドサービスとのネットワーク接続構成(抜粋)。K社内ネットワークとL社クラウドサービスを、FW、インターネット、二重化VPNルータのVPNトンネルで接続する構成図。
図1 L社クラウドサービスとのネットワーク接続構成(抜粋)。K社内ネットワークとL社クラウドサービスを、FW、インターネット、二重化VPNルータのVPNトンネルで接続する構成図。
図2 K社NWとL社クラウドサービスとの経路情報の交換の概要。K社側のL3SW・VPNルータとクラウド側のVPNルータ間で、OSPFとBGPを使って経路情報を交換する構成図。
図2 K社NWとL社クラウドサービスとの経路情報の交換の概要。K社側のL3SW・VPNルータとクラウド側のVPNルータ間で、OSPFとBGPを使って経路情報を交換する構成図。
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役割の境界を整理する視点

VPN、経路制御、監視を一括して捉えず、各記述が扱う対象と目的、適用される場面を切り分け、役割同士の関係を整理して考えます。

この問題で問われていること

確認する観点は、設問中の説明がどの役割に関係する内容なのかを、対象・目的・場面の対応から整理し、異なる役割を混同していないか確かめることです。

視点

各記述について、対象、目的、適用される場面を並べて整理し、同じ説明の中で複数の役割が混ざっていないかを確認します。

確認ポイント

  • 記述が主に扱っている対象を確認する
  • 説明の目的と手段が混同されていないかを見る
  • 異なる役割の内容が一つに重ねられていないか確認する
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解説

K社とL社クラウドサービスをインターネットVPNで接続し、IPsec、BGP、OSPF、ping監視を組み合わせて安全性・可用性・運用性を確保する問題です。

問題の全体像

K社は販売管理システムをL社クラウドサービスへ移行するため、二つのVPNトンネルを用いた冗長接続を構築する。設問では、NAPTやIPsecの認証・モード、BGPとOSPFの連携、アクティブ系の選択、経路ループ防止、VPNトンネルの監視目的が問われている。図1ではVPNルータとネットワーク構成、図2ではBGPピアとOSPFエリアの関係に着目する。

設問1(ア)

本文は、プライベートIPアドレスを持つPCやサーバがインターネットへ接続する際、FWでIPアドレスとポート番号を変換すると述べている。この機能は、公式解答例のとおりNAPTです。

設問1(イ)

IKEフェーズ1で、両方の機器にあらかじめ同じ鍵を設定して相手を認証する方式を問うている。公式解答例では事前共有鍵とされている。

設問1(ウ)

BGPが、特定のルーティングポリシで管理されたルータの集まりの間で経路交換を行うという説明から、その集まりを示すASを入れる。65505や64496はASを識別する番号です。

設問1(エ)

BGPピアはトランスポートプロトコルのポート179番を使用する。公式解答例のとおり、該当するプロトコルはTCPです。

設問1(オ)

pingで到達性を確認する際、監視側から送る要求パケットはICMPのecho requestであるため、ICMPを入れる。

設問1(カ)

ICMP echo requestに対して監視対象から返る応答パケットはecho replyです。要求と応答の組合せを本文から読み取る。

設問2(1)

今回のIPsecは、グローバルIPアドレスを使うIP in IPトンネルの通信を暗号化する構成です。したがって、暗号化対象の通信がグローバルIPアドレス間の通信であり、内側のIPヘッダを隠す必要がない点が、公式解答例の根拠となる。30字以内ではこの因果を簡潔に書く。

設問2(2)

トンネルインタフェースのMTUもインターネット側も1、500なので、IP in IPやIPsecによる付加ヘッダでパケットがMTUを超える。公式解答例のとおり、VPNルータではフラグメントとリアセンブルの処理が発生する。

設問3(1)

静的経路制御では障害時の経路変更を手動で行う必要がある。一方、BGPなら回線断や機器障害を検知して別経路へ切り替えられる。公式解答例の要点は、障害検知とトラフィックのう回です。

設問3(2)

本文では、トンネルインタフェースでOSPFの経路交換を行う必要がないためパッシブにするとある。公式解答例のとおり、OSPFのHelloパケットを出さないことが動作上の特徴です。

設問3(3)

社内からクラウドへの経路では、VPNa1をアクティブ、VPNb1をスタンバイにしたい。L3SWがVPNa1側を優先するには、OSPFで比較されるVPNb1側のコストを高くする必要があるため、公式解答例は「大きく」です。

設問3(4)

OSPFへ再配布されたクラウド側の経路を、再びBGPへ戻すと経路ループの原因になる。公式解答例のとおり、eBGPからOSPFへ再配布された経路を再びeBGPへ再配布しない制御を書く。40字以内では再配布方向と禁止内容を明確にする。

設問4

二つのVPNトンネルは冗長構成を形成しているため、両方を監視すれば、個別のVPNルータ停止だけでなくトンネル断も把握できる。公式解答例のとおり、ネットワーク接続の冗長構成が失われたことを検出する目的を述べる。

学習のポイント

VPNの基礎、動的経路制御、経路ループ防止、冗長構成の監視目的を関連付けて理解する。

出典:独立行政法人 情報処理推進機構(IPA)平成29年度秋期 ネットワークスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問3(公式資料:問題冊子(PDF) / 解答例 / 採点講評)

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