応用情報技術者試験過去問を解いてみた R6年度春期問32

1 はじめに
2 問題
3 解答
4 解説
5 問題の用語解説
6 VRRPと似た技術
7 体系的位置づけ
8 今回の問題の重要ポイント
9 まとめ
10 参考情報

はじめに

今回も、応用情報技術者試験の過去問を解いていきます。

ネットワークでは、機器が故障してもサービスを継続できるようにする可用性が重要です。

そのため、重要なネットワーク機器を複数台用意して、1台が故障しても別の機器へ切り替えられる冗長構成がよく利用されます。

今回の問題は、その中でもデフォルトゲートウェイを冗長化するためのプロトコルについて問う問題です。

問題

ルータを冗長化するために用いられるプロトコルはどれか。

選択肢	内容
ア	PPP
イ	RARP
ウ	SNMP
エ	VRRP

解答

エ：VRRP

解説

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）は、複数のルータを利用して、デフォルトゲートウェイを冗長化するためのプロトコルです。

一般的なLANでは、PCなどの端末に「デフォルトゲートウェイ」が設定されています。

例えば、次のような設定です。

項目	設定例
PCのIPアドレス	192.168.1.10
デフォルトゲートウェイ	192.168.1.1

PCが自分とは異なるネットワークへ通信するときには、基本的にデフォルトゲートウェイへパケットを送ります。

ところが、デフォルトゲートウェイとなっているルータが1台しかない場合、そのルータが故障すると外部ネットワークへ通信できなくなってしまいます。

いわゆる単一障害点になっている状態です。

そこで利用されるのがVRRPです。

VRRPでは複数のルータをまとめて、端末からは1台の仮想ルータのように見せます。

例えば、次のような構成です。

             　　　　　　 外部ネットワーク
                  　　　　　    │
          ┌──────────┴──────────┐
          │                   　　　　　　　　　　   │
     +----------+         　　　　　　　　　　　 +----------+
     | Router A |       　　　　　　　　　　　   | Router B |
     |  Master  |        　　　　　　　　　　　  |  Backup  |
     +----------+        　　　　　　　　　　　  +----------+
          │                   　　　　　　　　　　   │
          └──────────┬──────────┘
                   　　　　　   │
                 　　　　　    LAN
                    　　　　　  │
        　　　　　　  仮想IP：192.168.1.1
                  　　　　　    │
          ┌──────────┴──────────┐
          │                  　　　　　　　　　　    │
         PC1                 　　　　　　　　　　　  PC2

  デフォルトゲートウェイ：192.168.1.1

端末はRouter AやRouter Bの実際のIPアドレスではなく、

192.168.1.1という仮想IPアドレス

をデフォルトゲートウェイとして利用します。

通常時はMasterとなっているルータが、この仮想IPアドレス宛ての通信を処理します。

通常時

PC
 │
 ▼
仮想IP
 │
 ▼
Router A（Master）
 │
 ▼
外部ネットワーク

そしてMasterが故障した場合には、Backup側のルータが新しいMasterとなります。

Router A 障害
      ↓
Router B が Master へ
      ↓
仮想IPの役割を引き継ぐ
      ↓
通信を継続

端末側のデフォルトゲートウェイ設定は変更する必要がありません。

これによって、ルータ障害による通信停止を最小限に抑えることができます。

ここで重要なのは、

VRRPは単純に「ルータそのものをコピーする技術」ではない

という点です。

複数のルータを使って、端末から見たデフォルトゲートウェイという役割を冗長化する仕組みと考えると理解しやすくなります。

問題の用語解説

PPP（Point-to-Point Protocol）

PPPは、2点間の通信リンクでデータをやり取りするためのデータリンク層のプロトコルです。

代表的には、次のような通信で利用されてきました。

ダイヤルアップ接続
シリアルリンク
PPPoEによるインターネット接続

PPPは、通信相手と1対1で接続してデータを転送するための技術です。

今回問われているルータの冗長化とは用途が異なります。

したがって、

ア：PPPは不正解

です。

RARP（Reverse Address Resolution Protocol）

RARPは、MACアドレスなどのハードウェアアドレスを基にIPアドレスを取得するためのプロトコルです。

通常のARPが、

IPアドレス
   ↓
MACアドレスを調べる

のに対し、RARPは逆方向の考え方になります。

MACアドレス
   ↓
IPアドレスを取得

RARPは、かつてディスクレスワークステーションなどで利用されていました。

その後、より多くのネットワーク設定情報を取得できるBOOTPやDHCPなどが利用されるようになり、現在ではほとんど使われていません。

ルータの冗長化とは関係がないため、

イ：RARPは不正解

です。

SNMP（Simple Network Management Protocol）

SNMPは、ネットワーク機器を監視・管理するためのプロトコルです。

例えば、ネットワーク管理者はSNMPを利用して、次のような情報を取得できます。

CPU使用率
インタフェースの状態
トラフィック量
エラー情報
機器の稼働状態

SNMPでは、単純な監視だけでなく、機器からの通知や一部の設定変更などにも利用できます。

つまり、

SNMP
  ↓
ネットワーク機器を監視・管理

するための仕組みです。

ルータの冗長化を実現するプロトコルではないため、

ウ：SNMPは不正解

です。

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）

VRRPは、複数のルータを利用してデフォルトゲートウェイを冗長化するためのプロトコルです。

主な特徴は次の通りです。

複数のルータで仮想ルータを構成する
共通の仮想IPアドレスを利用する
Masterが通常時の通信を担当する
Masterに障害が発生するとBackupが引き継ぐ
端末側のデフォルトゲートウェイを変更する必要がない

そのため、

エ：VRRPが正解

となります。

VRRPと似た技術

デフォルトゲートウェイを冗長化する技術には、VRRP以外にもいくつかあります。

代表的なものが次の3つです。

技術	特徴
VRRP	標準化されたゲートウェイ冗長化プロトコル
HSRP	Cisco系で利用されるゲートウェイ冗長化技術
GLBP	Cisco系で利用され、冗長化に加えて負荷分散も可能

試験ではまず、

VRRP＝デフォルトゲートウェイの冗長化

と覚えておけばよいでしょう。

体系的位置づけ

この問題は、応用情報技術者試験の

テクノロジ系
   │
   └─ 技術要素
        │
        └─ ネットワーク

に関連する問題です。

VRRPという用語そのものだけではなく、

ネットワーク構成
通信プロトコル
可用性
障害対策
冗長化

といった知識とセットで理解しておくことが重要です。

ネットワークの障害対策を大まかに整理すると、次のようになります。

ネットワーク
   │
   ├─ 通信プロトコル
   │     ├─ ARP
   │     ├─ DHCP
   │     ├─ SNMP
   │     └─ VRRP
   │
   └─ 可用性
         │
         ├─ 冗長化
         ├─ フェイルオーバー
         └─ 負荷分散

VRRPは、この中でも特に

ゲートウェイの冗長化

に関係する技術です。

今回の問題の重要ポイント

今回の問題では、それぞれのプロトコルが何をするためのものなのかを区別できることが重要です。

整理すると次のようになります。

プロトコル	主な役割
PPP	2点間のデータ通信
RARP	MACアドレスを基にIPアドレスを取得
SNMP	ネットワーク機器の監視・管理
VRRP	デフォルトゲートウェイの冗長化

単に略語を暗記するよりも、

PPP
↓
ポイントツーポイント通信

SNMP
↓
ネットワーク監視・管理

VRRP
↓
ゲートウェイ冗長化

というように、用途とセットで覚えるのがおすすめです。

また、ネットワーク分野では次の組み合わせもよく登場します。

技術	用途
VRRP	デフォルトゲートウェイの冗長化
STP	LANのループ防止
ARP	IPアドレスからMACアドレスを調べる
DHCP	IPアドレスなどのネットワーク設定を自動配布
SNMP	ネットワーク機器の監視・管理

まとめ

今回の問題では、ルータの冗長化に関係するプロトコルについて問われました。

正解は、

エ：VRRP

です。

重要なポイントを整理すると次の通りです。

VRRPはデフォルトゲートウェイを冗長化するためのプロトコル
複数のルータで仮想ルータを構成する
端末は仮想IPアドレスをデフォルトゲートウェイとして使用する
通常時はMasterが通信を担当する
Master障害時にはBackupが引き継ぐ
端末側のデフォルトゲートウェイ設定を変更せずに済む

応用情報技術者試験では、プロトコル名だけを暗記するのではなく、

「そのプロトコルが何のために存在しているのか」

まで理解しておくことが重要です。

今回であれば、

VRRP＝デフォルトゲートウェイを止めないための仕組み

とイメージしておくと覚えやすいでしょう。

参考情報

IPA 独立法人情報処理推進機構応用情報技術者試験過去問 https://www.ipa.go.jp/shiken/mondai-kaiotu/index.html