【ネットワークスペシャリスト試験令和5年度春期午後1 問2 No.2】

ネットワークスペシャリスト試験令和5年度春期午後1 問2

【出典：ネットワークスペシャリスト試験令和5年度春期午後1 問2（一部、加工あり）】

[IPマルチキャストに関する調査及び設計]
K市のネットワークをIPマルチキャストに対応させるため、N主任が調査した内容を次に示す。

IGMPv2（Internet Group Management Protocol, Version 2）を使用する場合、レシーバはグループアドレスを指定してIPマルチキャストの配信要求を行う。
IGMPv3を使用する場合、レシーバは④ソースのIPアドレス及びグループアドレスを指定してIPマルチキャストの配信要求を行う。
L2SWでは、マルチキャストフレームを受信した際、同一セグメント上の受信インタフェース以外の全てのインタフェースへ（ア）するので、通信帯域を無駄に使用し、接続先のインタフェースへ不必要な負荷を掛けてしまう。この対策機能として、（イ）スヌーピングがある。L2SWのこの機能は、⑤レシーバから送信されるJoinやLeaveのパケットを監視し、マルチキャストフレームの配信先の決定に必要な情報を収集する。

IPカメラ11からレシーバ11への配信イメージを図2に示す。なお、図2中の（S,G）のS及びGは、それぞれソースのIPアドレス及びグループアドレスを示す。

図2中の（a）〜（e）の説明を次に示す。
（a）IPカメラ11は、映像データを自身のグループアドレス宛てに常時送信する。
（b）PIM-SMが有効化されたインタフェースでは、定期的にPIM helloが送信される。FW01及びL3SW11は、PIM helloを受信することでPIMネイバーの存在を発見する。
（c）レシーバ11は、IGMPv3メンバーシップレポートの（S,G）Joinを作成し、IGMP用に割り当てられたIP（ウ）アドレス宛てに送信する。
（d）L3SW11は、（S,G）Joinを基に（S,G）エントリを作成し、ユニキャストルーティングテーブルに基づき、ソースの方向であるFW01へPIMの（S,G）Joinを送信する。これによってディストリビューション（エ）が作成される。
（e）FW01は、IPカメラ11から受信したマルチキャストパケットを複製し、（S,G）エントリに登録された出力インタフェースへ配信を行う。L3SW11においても同様に、パケットの複製が行われ、レシーバ11へ配信される。

N主任は、調査結果を踏まえ、各機器に次の設定を行うことにした。

FW01、L3SW11及びL3SW21では、マルチキャストルーティングを有効化し、全てのインタフェースにおいて（オ）を有効化する。
L3SW11及びL3SW21では、マルチキャストルーティング用のプロトコルとして（カ）を有効化し、レシーバが接続されたL2SWと接続するインタフェースにおいて、IGMPv3を有効化する。
K市庁舎の全てのL2SWでは、（イ）スヌーピングが有効になっていることを確認する。
FW01では、IPカメラに設定したグループアドレスをもつマルチキャストパケットの通過を有効化し、表1に示すユニキャスト通信の許可ルールを有効化する。

ア：フラッディング、イ：IGMP

「L2SWでは、マルチキャストフレームを受信した際、同一セグメント上の受信インタフェース以外の全てのインタフェースへ（ア）するので、通信帯域を無駄に使用し、接続先のインタフェースへ不必要な負荷を掛けてしまう。この対策機能として、（イ）スヌーピングがある。L2SWのこの機能は、⑤レシーバから送信されるJoinやLeaveのパケットを監視し、マルチキャストフレームの配信先の決定に必要な情報を収集する。」
L2SWでは通常、マルチキャストフレームを受信した際にフラッディングと呼ばれる、当該フレームを受信インタフェース以外の全てのインタフェースへ送信する動作を行います。
そして、この無駄なフラッディングを回避するために、IGMPスヌーピングによるIGMPの通信を盗み見（Snoop）して、レシーバが存在するインタフェースからのみフレームを送信します。
L2SWで、通常のイーサネットヘッダによる処理とは別に、IGMPの通信内容を見ることになります。

ウ：マルチキャスト

「レシーバ11は、IGMPv3メンバーシップレポートの（S,G）Joinを作成し、IGMP用に割り当てられたIP（ウ）アドレス宛てに送信する。」
IGMPについては、問題文の記述として、
「IGMPv2（Internet Group Management Protocol, Version 2）を使用する場合、レシーバはグループアドレスを指定してIPマルチキャストの配信要求を行う。」
「IGMPv3を使用する場合、レシーバは④ソースのIPアドレス及びグループアドレスを指定してIPマルチキャストの配信要求を行う。」
があります。
この内容から、メンバーシップレポートの送信先は何となくIPマルチキャストアドレスということが分かったと思います。
宛先IPアドレスに着目すると、IGMPv2では参加するグループアドレスですが、IGMPv3ではIGMP用に割り当てられたIPマルチキャストアドレスである「224.0.0.22」になります。
そして、IGMPv3では参加するグループアドレスとソースのユニキャストアドレスを、メンバーシップレポートのデータ部分に指定します。

エ：ツリー

「L3SW11は、（S,G）Joinを基に（S,G）エントリを作成し、ユニキャストルーティングテーブルに基づき、ソースの方向であるFW01へPIMの（S,G）Joinを送信する。これによってディストリビューション（エ）が作成される。」
（S,G）エントリにより各L3機器がマルチキャストルーティングテーブルを形成しますが、これを基にネットワーク全体でレシーバからソースまでの経路を示すのがディストリビューションツリーになります。

オ：PIM-SM

「FW01、L3SW11及びL3SW21では、マルチキャストルーティングを有効化し、全てのインタフェースにおいて（オ）を有効化する。」
知識問題になりますが、Cisco機器では、まず機器全体の設定「ip multicast-routing」によりマルチキャストルーティングを有効化し、各インタフェースの設定「ip pim sparse-mode」によりPIM-SMを有効化します。
よく見ると問題文に「PIM-SMが有効化されたインタフェースでは、定期的にPIM helloが送信される。」とあるので、ヒントになったかもしれません。

カ：SSM

「L3SW11及びL3SW21では、マルチキャストルーティング用のプロトコルとして（カ）を有効化し、レシーバが接続されたL2SWと接続するインタフェースにおいて、IGMPv3を有効化する。」
マルチキャストルーティング用のプロトコルについては、問題文の前半に「マルチキャストルーティング用のプロトコルとして、PIM-SM（Protocol Independent Multicast – Sparse Mode）及びPIM-SMの派生型であるSSM（Source-Specific Multicast）を用いる。」とあります。
前の設問のとおり、各インタフェースではPIM-SMを有効化します。
これに加えてレシーバが接続されたインタフェースでIGMPv3を有効化（ip igmp version 3）し、併せてPIM-SSMを有効化（ip pim ssm default）することで、ソースのIPアドレスを指定してルーティングすることができるようになります。
このようにPIM -SSMはレシーバが接続されたL3機器（ラストホップルータ）に設定します。

下線④について、IGMPv2と比較して、IGMPv3がソースのIPアドレスとグループアドレスの二つを用いることによる利点を、”グループアドレス”という字句を用いて25字以内で答えよ。：グループアドレスの設計が容易になる。

「IGMPv3を使用する場合、レシーバは④ソースのIPアドレス及びグループアドレスを指定してIPマルチキャストの配信要求を行う。」
前の問題文で、IPカメラのアドレス設計については、「全てのIPカメラに個別のIPアドレス及び同一のグループアドレスを使用する。」としていて、それについてIGMPv3ではなくIGMPv2を使用するとした場合、考えられるIPカメラのアドレス設計について問われ、「全てのIPカメラに個別のIPアドレス及び個別のグループアドレスを使用する。」と回答しています。
つまり、IGMPv2とIGMPv3でのアドレス設計の違いは、グループアドレスの設計部分です。
IGMPv3ではIGMPv2に比較して容易になることが想定できます。

下線⑤について、配信先の決定に必要な情報を二つ挙げ、本文中の字句で答えよ。：グループアドレス、インタフェース

「L2SWのこの機能は、⑤レシーバから送信されるJoinやLeaveのパケットを監視し、マルチキャストフレームの配信先の決定に必要な情報を収集する。」
前の設問のとおり、L2SWのIGMPスヌーピング機能により、マルチキャストフレームを受信した際、同一セグメント上の受信インタフェース以外の全てのインタフェースへフラッディングすることを回避しています。
つまり、あるグループアドレスのマルチキャストフレームを、どのインタフェースに配信するかの情報によって動作しています。

Ⅰ：カメラ管理サーバ、Ⅱ：443

「FW01では、IPカメラに設定したグループアドレスをもつマルチキャストパケットの通過を有効化し、表1に示すユニキャスト通信の許可ルールを有効化する。」

FW01を通過するユニキャスト通信の許可ルールを考えます。
通信経路にサーバ室、河川・沿岸、執務室エリアとあり、図1（N主任が考えたK市のネットワーク構成（抜粋））を確認します。

サーバ室にはカメラ管理サーバしかなく、その通信内容は「カメラ管理サーバは、IPカメラの死活監視、遠隔制御を行い、Webサーバ機能をもつ。PCとはHTTPSで、IPカメラとは独自プロトコルでそれぞれ通信を行う。」という記述から、PCとのHTTPS、IPカメラとの独自プロトコルの通信の2つであることが分かります。
表1（ユニキャスト通信の許可ルール）の項番1では、カメラ管理サーバとIPカメラとの通信に該当するので、送信元はカメラ管理サーバになります。
項番2では、カメラ管理サーバとPCとの通信に該当し、その宛先ポート番号としては、HTTPSの443になります。