【ネットワークスペシャリスト試験令和3年度春期午後1 問3 No.3】

ネットワークスペシャリスト試験令和3年度春期午後1 問3

【出典：ネットワークスペシャリスト試験令和3年度春期午後1 問3（一部、加工あり）】

[電話サービスで発生した問題と対策]
　電話サービスへの切替後のあるとき、eLNサーバで提供する動画コンテンツの情報セキュリティ基礎コース（以下、S基礎コースという）を3日間で全社員に受講させることが決まった。受講日は部署ごとに割り当てられた。
　受講開始日の昼過ぎ、本社や営業所の電話利用者から、通話が途切れるというクレームが発生した。X主任は、S基礎コースの受講を停止させて原因を調査した。調査の結果、eLNサーバからS基礎コースの動画パケットが大量に送信されたことが分かった。大量の動画パケットがL3SW0に入力されたことによって、L3SW0で音声パケットの遅延又は（c）は発生したことが原因であると推定できた。
　そこで、X主任は、本社のITEL、L3SW0、L2SW01及びL2SW02と、全営業所のITEL、L3SW及びL2SWに、音声パケットの転送を優先させる設定を行うことにした。例として、本社と営業所1に設定した優先制御の内容を次に示す。
（レイヤ２マーキングによる優先制御）

ITEL、L2SW01、L2SW02及びL2SW1に、CoS（Class of Service）値を基にしたPQ（Priority Queuing）による優先制御を設定する。
ITELにはVLAN機能があるので、音声フレームとPCが送受信するデータフレームを異なるVLANに所属させ、②ITELのアップリンクポートにタグVLANを設定する。
L2SW01に接続するITELには、VLAN100とVLAN105を、L2SW02に接続するITELには、VLAN150とVLAN155を、L2SW1に接続するITELには、VLAN210とVLAN215を設定する。
ITELは、音声フレームとデータフレームに異なるCoS値を、フレーム内のTCI（Tag Control Information）の上位3ビットにマーキングして出力する。
ITELとL3SWに接続する、L2SW01、L2SW02及びL2SW1のポートには、それぞれキュー1とキュー2の二つの出力キューを作成し、キュー1を最優先キューとする。最優先の設定によって、キュー1のフレーム出力が優先され、キュー1にフレームがなくなるまでキュー2からフレームは出力されない。
L2SW01、L2SW02及びL2SW1ではCoS値を基に、③音声フレームをキュー1、データフレームをキュー2に入れる。

（レイヤ3マーキングによる優先制御）

L3SWに、Diffserv（Differentiated Service）による優先制御を設定する。
優先制御は、PQとWRR（Weighted Round Robin）を併用する。
L3SWのf〜jには、キュー1〜キュー3の3種類の出力キューを作成し、キュー1はPQの最優先キューとし、キュー2とキュー3より優先させる。キュー2には重み比率75％、キュー3には重み比率25％のWRRを設定する。a〜eの出力キューでは、優先制御は行わない。
（ア）から受信したフレームにはCoS値がマーキングされているので、CoS値に対応したDSCP（Diffserv Code Point）値を、IPヘッダの（d）フィールドをDSCPとして再定義した6ビットにマーキングする。
（イ）から受信したパケットは、音声パケット、eLNサーバのパケット（以下、eLNパケットという）、その他のデータパケット（以下、Dパケットという）の3種類に分類し、対応するDSCP値をマーキングする。
L3SWの内部のルータは、受信したパケットの出力ポートを経路表から決定し、DSCP値を基に、音声パケットをキュー1、④eLNパケットをキュー2、Dパケットをキュー3に入れる。

上記の設定を行った後にS基礎コースの受講を再開したが、本社及び営業所の電話利用者からのクレームは発生しなかった。X主任は、優先制御の設定によって問題が解決できたと判断し、システムの運用を継続させた。

c：廃棄、又は　ドロップ　又は　損失

「大量の動画パケットがL3SW0に入力されたことによって、L3SW0で音声パケットの遅延又は（c）は発生したことが原因であると推定できた。」
　L3SWへの大量パケットで発生する事象としては、高負荷によりパケット処理が追いつかず、バッファへの滞留による遅延や、最悪の場合にはパケットロス（損失、廃棄、ドロップ）が発生します。

下線②について、レイヤ2のCoS値を基にした優先制御にはタグVLANが必要になる。その理由を、30字以内で述べよ。：フレーム中のタグ情報内の優先ビットを使用するから

「ITELにはVLAN機能があるので、音声フレームとPCが送受信するデータフレームを異なるVLANに所属させ、②ITELのアップリンクポートにタグVLANを設定する。」
　問題文の記述からは、タグVLANが必要になるのは音声用VLANとPC用VLANを通すためと分かりますが、設問にあるようにCoS値を基にした優先制御の観点からもタグVLANが必要になります。
　CoS値（3ビット）がフレーム中のどこにあるかというと、VLANタグ（4バイト＝32ビット）のTCIフィールドの中にあります。
　なお、CoS値（0〜7）には以下のタイプがあります。

0：Best Effort（ベストエフォート）
1：Background（バックグラウンド）
2：Excellent Effort（優れたエフォート）
3：Critical Applications（重要なアプリケーション）
4：Video,<100ms latency and jitter（映像（遅延とジッタが100ms未満））
5：Video,<10ms latency and jitter（映像（遅延とジッタが10ms未満））
6：Internetwork Control（ネットワーク間制御）
7：Network Control（ネットワーク制御）

優先制御の設定後、L3SW0の内部のルータに新たに作成されるVLANインタフェースの数を答えよ。：2

　優先制御の設定前は、図2（電話サービス導入後のネットワーク構成）の後の記述から、L3SW0のL2SW01向けにVLAN100、L2SW02向けにVLAN150が設定されていました。
　これが「L2SW01に接続するITELには、VLAN100とVLAN105を、L2SW02に接続するITELには、VLAN150とVLAN155を、・・・設定する。」とあるように、VLAN105とVLAN155という2つのVLANインタフェースが新たに追加されることになります。

下線③の処理が行われたとき、キュー1に音声フレームが残っていなくても、キュー1に入った音声フレームの出力が待たされることがある。音声フレームの出力が待たされるのはどのような場合か。20字以内で答えよ。このとき、L2SWの内部処理時間は無視できるものとする。：データフレームが出力中の場合

「L2SW01、L2SW02及びL2SW1ではCoS値を基に、③音声フレームをキュー1、データフレームをキュー2に入れる。」
　キューについては、「〜L2SW01、L2SW02〜のポートには、それぞれキュー1とキュー2の二つの出力キューを作成し、キュー1を最優先キューとする。最優先の設定によって、キュー1のフレーム出力が優先され、キュー1にフレームがなくなるまでキュー2からフレームは出力されない。」とあるように、キュー1の音声フレームが優先されます。
　これは、キュー1とキュー2に同時にフレームがある場合にはキュー1から音声フレームが出力されますが、キュー1に音声フレームがない場合にはキュー2のデータフレームが出力されることになります。
　キュー1に音声フレームが残っていない状態でも待たされる場合というのは、このようなデータフレームが出力中の場合が考えられます。

ア：f、g、i、d：ToS

「（ア）から受信したフレームにはCoS値がマーキングされているので、CoS値に対応したDSCP（Diffserv Code Point）値を、IPヘッダの（d）フィールドをDSCPとして再定義した6ビットにマーキングする。」
　CoS値がマーキングされているのはITELが発信した通信になりますので、それはL2SWから受信するインタフェース（f、g、i）が該当します。
　DSCP値については、以下の経緯として理解しておきます。

以前は、IPヘッダのToS（Type of Service）フィールド（1バイト＝8ビット）の先頭3ビットがPrecedenseとして、0〜7の8段階で優先順位を設定
再定義により、IPヘッダのDSフィールド（1バイト＝8ビット）の先頭6ビットがDSCP（DiffServ Code Point）として、0〜64段階の優先順位を設定

イ：a、b、c、d、e

「（イ）から受信したパケットは、音声パケット、eLNサーバのパケット（以下、eLNパケットという）、その他のデータパケット（以下、Dパケットという）の3種類に分類し、対応するDSCP値をマーキングする。」
　各パケットごとにどのインタフェースで受信するか見ていきます。
　音声パケットは、Z社電話サービス宛てのIPsecルータが接続されるインタフェースaです。
　eLNパケットは、eLNサーバが接続されるインタフェースeです。
　Dパケットは、ファイアウォール、ファイルサーバ、業務サーバが接続されるインタフェースb、c、dです。
　なお、インタフェースhは、L3SW1側で既にDSCP値がマーキングされた状態で到達するため、ここでマーキングはされません。

下線④について、eLNパケットをDパケットと異なるキュー2に入れる目的を、35字以内で述べよ。：DパケットによるeLNパケット転送への影響を少なくするため

　「L3SWの内部のルータは、受信したパケットの出力ポートを経路表から決定し、DSCP値を基に、音声パケットをキュー1、④eLNパケットをキュー2、Dパケットをキュー3に入れる。」
　キュー2、3については、「キュー2には重み比率75％、キュー3には重み比率25％のWRRを設定する。」とあるように、キュー1より比較的優先的にキュー2を処理するようになっていることが分かります。
　キュー3のパケット転送量（Dパケット）が多くなっても、キュー2のパケット転送量（eLNパケット）への影響を少なくすることが目的となります。