第 1 章インターネット / イントラネットシステム設計 DNS サーバ 2 台で構成されている。サーバ類はすべて UNIX べースのワークステ ーションを用いている。また , ファイアウォールを介して , コンテンツ作成や R シ ステムの運用・保守などに用いるパソコン , メールサーバ , テスト用 W3S が接続 されている。 ( 2 ) 情報提供代行サービスの運用状況 過去 1 年間の R システムの運用記録を表 1 にまとめた。情報提供代行サービスの 中断件数 , 中断時間ともに大きいので , これを改善するには , ① w3s の高信頼化 , ②専用線と ISP の二重化 , ネットワーク機器の故障対策 , ③電源の瞬断対策 ( の導入 ) などの信頼性向上対策が必要であると考えた。 表 1 情報提供代行サービスの中断件数と中断時間 原因 専用線障害 , ISP 障害 ( 3 ) W3S の負荷及びアクセスの状況 注 W3S にテスト用 W3S は含まない。 W3S のファイルバックアップ W3S の故障 入居しているビルの電源設備の法定点検 近くへの落雷による電源の瞬断 ルータなどのネットワーク機器の故障 中断件数中断時間 / 件 5 4 1 2 2 12 平均 2 時間 平均 3 時間 4 時間 平均 6 時間 平均 3 時間 平均 30 分 R 社では , 会員企業に対して契約時点で情報提供に必要なコンテンツファイル ( 以下 , ファイルという ) のディスク容量を申告してもらい , 偏らないように三つ の W3s ( 図 1 の W3S1 ~ W3S3) にファイルを分散配置している。なお , ファイ ルは各会員企業ごとにまとめて同一の W3S に配置している。しかし , これら三つ の W3s の負荷の実態は分かっていないので , ① w3s の負荷 , ② w3s へのインター ネットからのアクセス状況について調査することにした。まず , W3S の負荷は , CPU 使用率を測定して調べた。 W3S の負荷状況を調査した日には , P 社などクレ ームが多い会員企業のファイルを配置してある W3S2 の CPU 使用率がピーク時に 80 ~ 90 % と高かった。一方 , クレームが少ない会員企業のファイルを配置してある W3S1 や W3S3 の CPU 使用率は 10 ~ 20 % と低かった。このアンバランスのために 406

2 WWW による情報提供システムの再構築 ( H10 ー 2 ) ( 2 ) 振分けサーバ兼用方式 W3S1 は振分けサーバ機能と WWW サーバ機能の両方を兼用し , ほかの 2 台 (W 3 S 2 , W 3 S 3 ) は WWW サーバ機能専用にしてテストした。このときの各 W 3 S の CPU 使用率の変化を図 4 に示す。 一 0 0 一 0 0 一 0 0 -0 0 っ 0 っ】ワ 0 1 1 ム ー W 3 S 1 ー W 3 S 2 part 4 午後Ⅱの重点整理・徹底演習 500 68 700 800 900 1 , 0 1 , 1 1 , 2 1 , 300 1 , 400 1 , 500 経過時間 ( 秒 ) 図 4 振分けサーバ兼用方式の CPU 使用率 ( 3 ) 振分けサーバ専用方式 W3S1 を振分けサーバ機能専用にし , ほかの 2 台 (W3S2, W3S3) を WWW サーバ機能専用にしてテストした。このときの各 W3S の CPU 使用率の変化を図 5 に示す。 -0 0 【 0 0 0 一 0 0 っ 0 っ 0 ワんっ 0 1 1 平成年度午後Ⅱ巻末付表 ー W 3 S 1 ー w 3 s 2 500 600 700 88 9 1 , 0 1 , 1 1 , 20() 1 , 3 1 , 400 1 , 5 経過時間 ( 秒 ) 図 5 振分けサーバ専用方式の CPU 使用率 これらのテストから , 振分けサーバ機能によって , W3S の負荷状況に応じてアク セスを複数の W3S に分散させることができ , CPU 使用率を低く抑えられることが確 認できた。 H 君は , 振分けサーバ方式のソフトウェアを購入し , 振分けサーバ兼用方 式を採用することにした。 411

2 WWW による情報提供システムの再構築 ( H10 ー 2 ) 〔検討結果に対する上司の指示〕 H 君が , 以上の検討結果を報告書にまとめ上司に報告したところ , 次の指摘があっ ( 1 ) H 君の対処策はサーバの性能改善とネットワークの信頼性向上であるが , これで ユーザからのクレームが本当に減るのか。 W3S2 の性能改善にとらわれ過ぎてはい ないか。 ( 2 ) 図 6 に示す二重化ネットワーク案の R システムでは , 現在のシステムに比較して 運用面が大きく変わることから , 運用ガイドラインを早急に見直すこと。 ( 3 ) 3 台の W3s を二つの ISP (ISPI と ISP2) に分けて接続し , ISP2 も常時使うネ ットワーク負荷分散案 ( 図 7 ) が考えられる。この案も検討すること。 part 4 午後Ⅱの重点整理・徹底演習 ISP 2 ISP 1 1.5M ビット / 秒の専用線 4.5 M ピット / 秒の専用線 ルータ 1 スイッチングハプ 1 DNS 1 W3 S 1 W 3S 2 ファイア ウォール 注図 1 のファイアウォール以下は省略 図 7 ネットワーク負荷分散案 ルータ 2 DNS 2 W3S3 〔図 7 の検討結果〕 H 君が図 7 の案について検討した結果は , 次の① ~ ⑤のとおりであった。 ① w3s 1 は振分けサーバ機能とⅥ W サーバ機能を兼用する。 ② DNSI と DNS2 の IP アドレスの設定は図 6 の案と同一とする。 ③ W3S1 と W3S2 は ISPI と 4.5M ピット / 秒の専用線で接続し , W3S3 は ISP2 と 1.5M ビット / 秒の専用線で接続する。 ④ユーザの WWW プラウザからのアクセスは , ISPI が正常なときは振分けサーバ 兼用の W3S1 に到着する。 W3SI はユーザからのアクセスを W3S2, W3S3 の 負荷状況を参照して振り分ける。 W 3 S 3 へ振り分けるときは , ISP 1 と ISP 2 を 経由する。 ⑤ ISPI が障害のときは , W3S3 が直接応答する。 平成年度午後Ⅱ巻末付表 413

2 WWW による情報提供システムの再構築 ( H10 ー 2 ) を別の W3s に移動しても , ほかの会員企業で将来同様な問題が起きることが予想さ れる。一方 , サーバに用いる磁気ディスク装置が安価になっていることから , 会員企 業のファイルを一つの W3S に限るのではなく , すべての W3S に同じファイルを配置 してアクセスを振り分ける方が負荷分散及び高信頼化の点で効果的であると考えた。 H 君が調査したところ , 図 2 の振分けサーバ方式があることが分かった。 複数のサーパにアクセスを振り分ける機能をもったサーバ ( 以下 , 振分けサーバとい う ) は , 次の手順で最適な W3S にアクセスを振り分ける。 ①ユーザの www プラウザは , 会員企業の URL に対応する振分けサーバの IP アドレス を受け取る。 というプロトコルで振分けサーバにアク ②ユーザの WWW プラウザは , セスする。 ③振分けサーバは , 各 w3s の CPU 使用率を 1 分ごとに参照して , 振分け先の w3s ( 例えば , W3S3 とする ) を決め , その w3s にユーザが参照する URL を転送する。 ④ W3S3 がユーザに応答を返す。このとき , W3S3 からの送信元 IP アドレスとして , 振分けサーバの IP アドレスを返す。このため , ユーザの WWW プラウザは , w3S3 に 接続されていることに気付かずに済む。 図 2 振分けサーバ方式 part 4 午後Ⅱの重点整理・徹底演習 H 君は , 振分けサーバ方式の評価用ソフトを入手し , 実際に使って効果をみること にした。評価テストでは , ピーク時の現象を再現するために W3S へのアクセスバケ ットをシミュレーションする必要がある。具体的には , 表 2 のファイルを対象にして , それらのファイルサイズを 5 種類の代表値にまとめ , ピーク時のそれぞれのアクセス 頻度を求め , 表 3 のアクセスモデルを作成した。 なお , アクセス頻度の計算に当たっては百分率を用い , 小数第 1 位を四捨五入した。 平成年度午後Ⅱ巻末付表 409

第 1 章インターネット / イントラネットシステム設計 表 3 アクセスモデル ファイルサイズ ( バイト ) 代表値 ( パイト ) アクセス頻度 ( % ) 0 以上 ~ 1 k 未満 500 1 k 以上 ~ 10 k 未満 5 k 10k 以上 ~ 100k 未満 50 k 100k 以上 ~ 1 M 未満 500 k 1 M 以上 ~ 10M 未満 5M 注 IM バイトは , 1 , 000k パイトとする。 11 ワ朝 00 4 ・ 0 1 7 テストでは , 情報提供代行サーピスに用いているものと同等性能の W3S とアクセ スバケット発生用のワークステーションを用意した。 W 3 S は , 表 3 に対応する 5 種 類のサイズの疑似ファイルをもち , ワークステーションからのアクセスバケットの要 求に応じて転送する。ワークステーションのアクセスバケットは表 3 のアクセス頻度 に従ってランダムに発生する。そのときの W3S の CPU 使用率を測定した。 まず , 現行方式について 1 台の W3S とアクセスバケット発生用のワークステーシ ョン 1 台をスイッチングハプに接続してテストした。次に振分けサーバ機能を検証す るために , 2 台の W3S をスイッチングハプに追加してテストした。これらの結果は , 次のとおりであった。 ( 1 ) 現行方式 ( 振分けサーバを使わない場合 ) 現行方式の CPU 使用率の変化を図 3 に示す。図 3 から , CPU 使用率が 80 % を超 える現象が確認できた。 0 8 っー t.C 【 0 -4 っ 0 っ 0 1 500 600 700 8 900 1 , 000 1 , 1 1 , 200 1 , 300 1 , 400 1 , 5 側 経過時間 ( 秒 ) 図 3 W 3 S が 1 台のときの CPU 使用率 410

ー : IM 以上 ~ 10M 未満のアクセス回数は 1 , 013 回で , 全アクセス回数 54 , 293 回の 2 % で ある。 設問 2 クレームが W3S2 上の s 社と p 社の情報提供サービスに偏っており , 同一ネッ トワーク上にある他のサーバのサービスに対してはクレームがないため , サ ーバ自体の問題と考えるのが妥当 ( 84 字 ) システム全体の共通的な問題がネットワークの実効速度が原因であるとすれば , W3S2 以外のサーバを使っている会員企業からも同様にクレームが発生するはすであ る。 設問 3 い ) サーバの使用率が均一であれば , M, / M, の方が M, / / 1 よりも平均待ち時間が小さく なる。よって , 現行方式から振り分けサーバ兼用方式への切り替えにより , 平均待 ち時間が大幅に減少する ( 89 字 ) 個別の待ち行列 (M/M/I) ができる方式と , 共通の 1 つの待ち行列 ( 財 / M. / 3 ) が できる振分けサーバ兼用方式では , M, / 'M, / 3 の方が平均待ち時間が小さくなる。 ( 2 ) 3 台の W3S の CPU 使用率が同等になれば , 適切に負荷分散がなされている ( 34 字 ) 負荷が適切に分散されると 3 台のサーバの CPU 使用率は同等となり , 平均待ち時間 が最小となる。またこの時 , CPU の使用率が 80 % を越えなければユーザのクレームは 発生しない。 ( 3 ) サーバ振分け機能だけでは CPU 使用率が低くサーバの性能を有効利用できない ( 36 W3S1 をサーバ振分け機能だけで使用した場合と , サーバ振分け兼用方式で使用し た場合を比較すると , サーバ振分け機能だけで使用した場合の方が他の W3S1 の CPU 使用率が低く , 2 台のサーバ (W3S2, W3S3) と CPU 使用率が均等とならないため , 応 答性能が悪くなることがわかる。 設問 4 W3S1 にアクセス時に DNSI の応答がないと , セカンダリ DNS である DNS2 へ 問い合わせをし , 旧 P2 からのルートが確立される。 W3S1 のアドレスは NAT2 によって内部アドレスか引 SP2 より割り当てられたアドレスに変換され る ( 113 字 ) 上位の DNS や WWW プラウザは障害で ISPI や DNSI が故障し応答がなくなった場合 , セカンダリ DNS である DNS2 の情報を参照する。ユーザは DNS2 より W3S1 の IP アドレ スを取得し , ISP2 へのルートが確立される。ただし , NAT2 にはあらかじめ W3S1 の IPS2 経由の公開アドレスと内部アドレスを変換する定義がなされている必要がある。 設問 5 ( 1 ) ビルの電源設備の法定点検による停電や W3S ファイルバックアップ作業による長時 間の情報提供サービスの中断に対する対処が無く問題が解決されていない ( 70 字 ) 機器の故障や ISP , 回線の障害に対しての対策は実施しているが , ビルの電源設備 の法定点検による長時間の停電や W3S のファイルバックアップ作業時の情報提供サー ビスの中断に対する対策は考慮されていない。 ( 2 ) ( 障害への対応 ) ネットワーク監視を行い DNS やルータなどの障害を早期に発見し ツ ン part 5 解答と解説 part 4

テクニカルエンジニア ( ネットワーク ) 出題内容の総概要 テクニカルエンジニア ( ネットワーク ) 出題内容の総概要 part 1 0 午前問題の出題傾向と対策 い ) 出題内訳の統計と考察 過去 3 年間の出題数の統計により , 新カリキュラムに沿っていくっかの大分 類を統合し , 本書の構成を下表のように定めた。 げ共通知識体系大分類 共通知識体系知識分野 コンビュータ科学基礎 テクニカルエンジニア ( ネットワーク ) 試験合格ガイド 本書の構成 出題範囲外 第 1 章 1 ハードウェア Part2 第 1 章 2 基本ソフトウェア Part2 第 1 章 3 システムの構成と方式 Part2 第 1 章 4 システム応用 Part2 第 2 章システムの開発と運用 Part2 第 3 章 1 プロトコルと伝送制御 Part2 第 3 章 2 符号化と伝送 Part2 第 3 章 3 ネットワーク (LAN ・ WAN) Part2 第 3 章 4 通信機器 Part2 第 3 章 5 ネットワークソフト Part2 出題範囲外 第 4 章セキュリティ Part2 ハードウェア 1 2 基本ソフトウェア 3 システムの構成と方式 4 システム応用 1 システムの開発 2 システムの運用と保守 1 プロトコルと伝送制御 2 符号化と伝送 3 ネットワーク (LAN/WAN) 4 通信機器 5 ネットワークソフト 1 セキュリティ対策 2 リスク管理 3 ガイドラインと関連法規 1 開発と取引の標準化 2 情報システム基盤の標準化 3 データの標準化 4 標準化組織 ①過去 3 年間における午前問題全体 ( 出題範囲外を含む ) の出題内訳 標準化 コンピュータ科学基礎 セキュリティ 3 % 3 % 6 % コンピュータ データベース技術 システム 3 % 20 % ネットワーク技術 システムの 47 % 開発と運用 18 % Ⅱ コンピュータシステム システムの開発と運用 Ⅲ Ⅳ ネットワーク技術 V データベース技術 Ⅵ セキュリティ 第 5 章標準化 Part2 Ⅶ 標準化 7

第 1 章インターネット / イントラネットシステム設計 〔複数 ISP への接続方法の検討〕 H 君は , 専用線や ISP の障害による情報提供代行サービスの中断時間を短くする方 法を検討した。信頼性向上のためには専用線や ISP の二重化が適していることから , 図 6 に示すように ISP2 と新たに契約し , 異なる通信事業者の専用線で接続すること ISP 1 6M ピット / 秒の専用線 ISP 2 1.5 M ビット / 秒の専用線 ルータ 1 NAT 1 DNS 1 ルータ 2 NAT 2 スイッチングハプ 1 注図 1 のファイアウォール以下は省略 W 3 S 1 W 3 S 2 W 3 S 3 DNS 2 ファイア ウォール 図 6 ニ重化ネットワーク案 検討結果は , 次の① ~ ⑤のとおりであった。 ① W3S 1 は振分けサーバ機能とⅥサーバ機能を兼用する。 ② R 社のプライマリ DNS (DNS 1 ) の IP アドレスは現在のままとし , セカンダリ DNS (DNS2) には , ISP2 の IP アドレスを割り当て , JPNIC (Japan Network lnformation Center) に変更申請する。これによって , 外部から DNSI にアクセス しても応答がないとき , DNS2 にアクセスして W3S1 の IP アドレスが得られる。 ③ NAT (Network Address Translator) は , 内部アドレスと公開アドレスの二つの異 なる IP アドレスを 1 対 1 に対応づける機能をもった装置であり , 一方の IP アドレ スのバケットを受信すると , 他方の IP アドレスに付け替え , そのバケットを通過 させる。 NATI, NAT2 を用いて , それぞれ , ISPI での w3s の公開アドレス及び ISP2 での W3s の公開アドレスを , R 社の W3s の内部アドレスに変換する。これに よって , ISPI, ISP2 のいずれを経由しても外部から W3S へ着信できる。 ④ ISPI は常時使用 , ISP2 はバックアップ用とする。つまり , ISPI の障害やルータ 1 , DNSI が故障の場合は , ISPI から ISP2 経由に切り替わる。 ⑤ ISP2 の専用線の速度は , 経済性から 1.5M ピット / 秒とする。 412

4 通信機器 ①レイヤ 2 スイッチ プリッジの一種であり , バケットレベルでデータを再生し , MAC アドレス に基づいたルーティングテープルを作成する。つまり , 0 のデータリンク層 ( MAC サブレイヤ ) で動作する。 ②レイヤ 3 スイッチ 何も設定しなければレイヤ 2 スイッチとして機能する。設定により 03 のネッ トワーク層 ()P アドレスなど ) に基づいたデータ転送が可能である。 ※ほとんどの場合 , レイヤ 3 スイッチとして販売されている製品もレイヤ 4 ス イッチの機能を有している。レイヤ 3 スイッチと呼ぶのか , レイヤ 4 スイッチと 呼ぶかは , 各ネットワーク機器メーカのポリシーに依存している場合が多いの が実状である。 ③レイヤ 4 スイッチ 何も設定しなければレイヤ 2 スイッチとして機能する。設定により 03 のネッ トワーク層 0 P アドレスなど ) とトランスポート層 (TCP ・ UDP ポート番号な ど ) の組み合わせに基づいたデータ転送が可能である。 ④レイヤ 7 スイッチ なにも設定しなければレイヤ 2 スイッチとして機能する。設定により , 03 の アプリケーション層 (HTTP の URL など ) に基づいたデータ転送が可能である。 ( 4 ) ルータ 受信したバケットを分解し , 確認処理を行った後に再作成し宛先に送信する。 この時の宛先はネットワークアドレスに基づいて判断される。ルータは , 主に 03 のネットワーク層で動作するが , トランスポート層の制御機能も充実して いるものが多い ( 図 3-4-3 参照 ) 。 part 2 午前の重点整理・徹底演習〔ネットワーク〕 ルーティングテーブ丿レ Network-Addr SubnetMask Gateway-Addr 10. 1 . 1 . 0 255. 255. 255. 0 10. 1 . 1 . 254 10. 1 . 2. 0 255. 255. 255. 0 10. 1 . 2. 254 10. 1 . 1 . 254 / 24 セグメント 1 10. 1 . 2. 254 / 24 セグメント 2 0 0 0 ロ 10. 1 . 1 . 1 / 24 10. 1 . 1 . 2 / 24 10. 1 . 1 . 3 / 24 10.1.2. 1 / 24 10. 1 . 2.2 / 24 10. 1.2.3 / 24 図 3-4-3 ルータ 199

午前の重点整理・徹底演習 [ ネットワーク ] art 2 時間の流れ ⑤演算 ①命令の ②命令の ③アドレス ④オペランド 実行 読出 解読 変換 取出し ⑤演算 ①命令の ②命令の ④オペランド ③アドレス 実行 読出 取出し 解読 変換 パイプライン方式の場合 , 命令 1 の 1 つ目のステージが次のステージに移ったときに くの命令 2 の 1 つ目のステージが処理対象になるというように処理が並行に進められ 。次の図を上記の図と比べてみると , より多くの命令が同じ時間内に処理可能であ ことがわかる ( 図はイメージ図であり , 実際は処理内容や他の要因により途中の処 に遅延が生じたりする ) 。 時間の流れ ①命令の ③アドレス ⑦命令の ④オペランド ⑤演算 読出 解読 変換 実行 取出し ①命令の ②命令の ③アドレス ④オペランド ⑤演第 読出 解読 変換 取出し 実行 ①命令の ②命令の ③アドレス ④オペランド⑤演算 読出 解読 変換 取出し 実行 ①命令の ⑦命令の ③アドレス ④オペランド ⑤演算 解読 変換 実行 読出 取出し ①命令の ②命令の ③アドレス ④オペランド ⑤演算 読出 解読 変換 取出し 実行 ①命令の ( 2 ) 命令の ③アドレス ④オペランド ⑤演算 読出 解読 変換 取出し 実行 他の選択肢について , 簡略に説明する。 : インタリープ方式とは , 主記憶装置の高速化技法として使用される。その場合 , メモリインタリープとも呼ばれる。この方式では , 主記憶を複数のバンクに分割 し , 各バンクを並行して同時にアクセスできるようにすることで , アクセスの高 速化を図るものである。 下図は , メモリインタリープのイメージ図である。 処理装置 (CPU) メモリ メモリ バンク 3 メモリ バンク 4 メモリ バンク 2 昇答 -6 ]