令和5年度 春期 ネットワークスペシャリスト試験 午後Ⅰ 問題 問3 Wi-Fi 6校舎LANのトライバンド設計とスタック冗長化

問3 高速無線LANの導入に関する次の記述を読んで，設問に答えよ。

A専門学校では新校舎ビルを建設中で，その新校舎ビルのLANシステムのRFPが公示された。主な要件は次のとおりである。

• 新校舎ビルは5階建てで，3階にマシン室，各階に3教室ずつ計15の教室がある。このLANシステムとして(ア)〜(ケ)を提案すること
  • (ア) 基幹レイヤー3スイッチ（以下，基幹L3SWという）のマシン室への導入
  • (イ) サーバ用レイヤー2スイッチ（以下，サーバL2SWという）のマシン室への導入
  • (ウ) フロア用レイヤー2スイッチ（以下，フロアL2SWという）の各階への導入
  • (エ) 無線LANアクセスポイント（以下，APという）の各教室への導入
  • (オ) 無線LANに接続する全ての端末（以下，WLAN端末という）について，利用者認証を行うシステム（以下，認証システムという）のマシン室への導入
  • (カ) WLAN端末用DHCPサーバのマシン室への導入
  • (キ) インターネット接続用ファイアウォール（以下，FWという）のマシン室への導入
  • (ク) 新校舎ビル内LANケーブルの提供と敷設
  • (ケ) 基幹L3SW，サーバL2SW，認証システム，DHCPサーバ及びFWに対する，故障交換作業及び設定復旧作業（以下，保守という）
• 基幹L3SWとサーバL2SWはそれぞれ2台の冗長構成とすること
• フロアL2SWとAPはシングル構成とし，A専門学校の職員が保守を行う前提で，予備機を配備し保守手順書を準備すること
• APは各教室に1台設置し，同じ階のフロアL2SWからPoEで電力供給すること
• 無線LANはWi-Fi 4，Wi-Fi 5，Wi-Fi 6のWLAN端末を混在して接続可能とし，セキュリティ規格はWPA2又はWPA3を混在して利用できること
• 生徒及び教職員がノートPCを1人1台持ち込み，無線LAN接続することを前提に，事前に認証システムに利用者を登録し，接続時に認証することで無線LANに接続可能とすること。また，WebカメラなどのIoT機器を無線LANに接続できること
• 1教室当たり50人分のノートPCを無線LANに接続し，4K UHDTV画質（1時間当たり7.2Gバイト）の動画を同時に再生できること。なお，動画コンテンツはA専門学校が保有する計4台のサーバ（学年ごとに2台ずつ）で提供し，A専門学校がサーバの保守を行っている。
• APの状態及びWLAN端末の接続状況（台数及び利用者）について，定常的に監視とログ収集を行い，職員が確認できること

A専門学校のRFP公示を受けて，システムインテグレータX社のC課長はB主任に提案書の作成を指示した。

〔Wi-Fi 6の特徴〕

B主任は始めにWi-Fi 6について調査した。Wi-Fiの世代の仕様比較を表1に示す。

(1) 通信の高速化
Wi-Fi 6では，最大通信速度の理論値が9.6 Gbpsに引き上げられている。また，Wi-Fi 6では2.4 GHz帯と5 GHz帯の二つの周波数帯によるデュアルバンドに加え，①5 GHz帯を二つに区別し，2.4 GHz帯と合わせて計三つの周波数帯を同時に利用できる a に対応したAPが多く登場している。なお，②5 GHz帯の一部は気象観測レーダーや船舶用レーダーと干渉する可能性があるので，APはこの干渉を回避するためのDFS（Dynamic Frequency Selection）機能を実装している。

(2) 多数のWLAN端末接続時の通信速度低下を軽減
Wi-Fi 6では，送受信側それぞれ複数の b を用いて複数のストリームを生成し，複数のWLAN端末で同時に通信するMU-MIMOが拡張されている。また，OFDMAによってサブキャリアを複数のWLAN端末で共有することができる。これらの技術によって，APにWLAN端末が密集した場合の通信効率を向上させている。

(3) セキュリティの強化
Wi-Fi 6では，セキュリティ規格であるWPA3が必須となっている。個人向けのWPA3-Personalでは，PSKに代わってSAE（Simultaneous Authentication of Equals）を採用することでWPA2の脆弱性を改善し，更に利用者が指定した c の解読を試みる辞書攻撃に対する耐性を強化している。また，企業向けのWPA3-Enterpriseでは，192ビットセキュリティモードがオプションで追加され，WPA2-Enterpriseよりも高いセキュリティを実現している。

〔LANシステムの構成〕

次にB主任は，新校舎ビルのLANシステムの提案構成を作成した。新校舎ビルのLANシステム提案構成を図1に示す。

次は，C課長とB主任がレビューを行った際の会話である。

C課長：始めに，無線LANでは三つの周波数帯をどのように利用しますか。

B主任：二つの5 GHz帯にはそれぞれ異なるESSIDを付与し，生徒及び教職員のノートPCを半数ずつ接続します。2.4 GHz帯は5 GHz帯が全断した場合の予備，及び低優先の端末やIoT機器に利用します。

C課長：ノートPC 1台当たりの実効スループットは確保できていますか。

B主任：はい，20 MHz帯域幅チャネルを d によって二つ束ねた40 MHz帯域幅チャネルによって，要件を満たす目途がついています。

C課長：運用中の監視はどのように行うのですか。

B主任：WLCを導入してAPの死活監視，利用者認証，WLAN端末接続の監視などを行い，これらの状態をA専門学校の職員がWLCの管理画面で閲覧できるように設定します。また，利用者認証後のWLAN端末の通信をWLCを経由せずに通信するモードに設定します。

C課長：分かりました。では次に有線LANの構成を説明してください。

B主任：APはフロアL2SWに接続し，PoEでフロアL2SWからAPへ電力供給します。PoEの方式はPoE+と呼ばれるIEEE802.3atの最大30 Wでは電力不足のリスクがありますので， e と呼ばれるIEEE802.3btを採用します。

C課長：フロアL2SWとAPとの間は1 Gbpsのようですが，ボトルネックになりませんか。

B主任：③ノートPCの台数と動画コンテンツの要件に従ってフロアL2SWとAPとの間のトラフィック量を試算してみたところ，1 Gbps以下に収まると判断しました。

C課長：しかし，教室のAPが故障した場合，ノートPCは隣接教室のAPに接続することがありますね。そうなると1 Gbpsは超えるのではないですか。

B主任：確かにその可能性はあります。それではフロアL2SWとAPとの間には f と呼ばれる2.5 GBASE-Tか5 GBASE-Tを検討してみます。

C課長：将来のWi-Fi 6E認定製品への対応を考えると，10 GBASE-Tも検討した方が良いですね。

B主任：承知しました。APの仕様や価格，敷設するLANケーブルの種類も考慮する必要がありますので，コストを試算しながら幾つかの案を考えてみます。

C課長：基幹部分の構成についても説明してください。

B主任：まず，基幹部分及び高負荷が見込まれる部分は 10 GbE リンクを複数本接続します。そして，レイヤー2 ではスパニングツリーを設定してループを回避し，レイヤー3 では基幹 L3SW を VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）で冗長化する構成にしました。

C課長：④スパニングツリーと VRRP では，高負荷時に 10 GbE リンクがボトルネックになる可能性がありますし，トラフィックを平準化するには設計が複雑になりませんか。

B主任：おっしゃるとおりですので，もう一つの案も考えました。基幹 L3SW とサーバ L2SW はそれぞれ 2台を g 接続して論理的に 1台とし，⑤サーバ，FW，WLC 及びフロア L2SW を含む全てのリンクを，スイッチをまたいだリンクアグリゲーションで接続する構成です。

C課長：分かりました。この案の方が良いと思います。ほかの部分も説明してください。

B主任：WLAN端末への IPアドレス配布は DHCPサーバを使用しますので，基幹 L3SW には h を設定します。また，基幹 L3SW のデフォルトルートは上位の FW に指定します。

C課長：⑥この LANシステム提案構成では，職員が保守を行った際にブロードキャストストームが発生するリスクがありますね。作業ミスに備えてループ対策も入れておいた方が良いと思います。

B主任：承知しました。全てのスイッチでループ検知機能の利用を検討してみます。

その他，様々な視点でレビューを行った後，B主任は提案構成の再考と再見積りを行い，C課長の承認を得た上で A専門学校に提案した。