27年 第1回 「データ通信」



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問1
(1)
ア:② 物理的
イ:⑮ 単一のOS環境を分割
ウ:⑪ オーバヘッド
エ:④ 仮想化支援
補足
ハードウェアパーティショニング方式:CPUやメモリが搭載されたボード単位でハードウェアリソースを区切り、それぞれのハードウェアリソースごとにOSやアプリケーションを動作させる方式




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(2)
答え:⑥ B、Cが正しい
解説
A:LSIのパッケージ形状には、大別するとピンを基板のホールに挿してはんだ付けするピン挿入型と基板上に直接はんだ付けする表面実装型がある。ピン挿入型(正:表面実装型)は、表面実装型(正:ピン挿入型)と比較して、一般に、高密度の実装が可能である。

BC:正しい

補足
・IC(LSI)の形状(ピン挿入型と表面実装型の違い)
ホールが必要ない分、表面実装型の方が高密度の実装が可能となる
IC_pin_insert_serface_inplement.png

SiP(System in Package):複数のLSIチップを1つのパッケージ内に積層する形で封止した半導体
・SiPの断面図
SiP.png

・QFP(Quad Flat Package):パッケージの4つの側面からリードが引き延ばされる形状をしている。
・QFPの外観
QFP_view.png
・QFPの断面図
QFP_cross_section.png



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(3)
答え:②
解説
①③④正しい

② 通信を開始しようとするプロセスは、最初にbind命令(正:socket命令)により通信のための口を作り、その後socket命令(正:bind命令)により自分のプロセスに名前をつける。

補足
Socketインタフェイス:C言語などのプログラム言語でTCP/IP通信を実装する場合に使用する関数群。UNIXなどのOSが提供する。
Socketプログラムの流れ
プログラムの流れクライアントサーバ説明
(1)ソケット生成socket()socket()ソケットプロセスを生成する。TCP/UDPを選択
(2)ソケット登録bind()作成したプロセスに名前を付ける。また、ポート番号などの設定を行う
(3)ソケット接続準備listen()サーバ側で接続要求の受け入れ準備
(4)コネクションの確立connect()accept()accept()→サーバ側で接続要求の待ち状態に遷移させる
connect()→クライアント側でサーバへの接続要求を実施する
(5))受信/送信read()/write()read()/write()データの送受信
(6)ソケット切断close()close()ソケットプロセスを終了させる



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(4)
答え:④ A、Bが正しい
解説
AB:正しい

C:H D D の磁気ヘッドは同心円上のトラック間を移動し、情報を読み書きする。この磁気ヘッドの移動時間は、一般に、サーチタイム(正:シークタイム)といわれる。

補足
E-IDE(Enhanced-IDE):パソコンにHDDなどを接続するためのインタフェイス規格の1つ
LBA(Logical Block Addressing)方式:HDDにアクセスする際に記録領域を指定する方法(アドレッシング方法)が必要になる。LBAは、そのアドレッシング方法の1つで、HDDの先頭から順番にブロック番号を割り振る。
サーチタイム:HDDにおいてアクセスしようとしているデータの位置までディスクが回転するまでの待ち時間
シークタイム:磁気ヘッドの移動時間
NCQ:(Native Command Queuing):アクセス速度の高速化技術。通常のHDDアクセスの場合、1つ1つのデータの呼び出しにそれぞれのサーチタイム(回転待ち時間)とシークタイム(ヘッダ移動時間)の両方が必要となる。NCQでは、複数のアクセス要求をキューにため込み、処理の順序に関係なく、一番効率良くデータを読みだせる順番のサーチタイム、シークタイムを算出する。


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(5)
答え:②
解説
① 仮想IPアドレスを用いて負荷分散を実現するためには、一つのIPアドレス(正:仮想IPアドレス)に複数のサーバの仮想IPアドレス(正:実IPアドレス)を割り当てる必要がある。

②正しい

③ 1台のユニットがトラヒックを受け取り、残りのユニットが障害に備える形態は、一般に、アクティブ・アクティブ冗長構成(正:アクティブ・パッシブ冗長構成)といわれる。

④ DNSラウンドロビンではDNSキャッシングの問題がないため、DNS情報に基づき登録された複数のIPアドレスにトラヒックを均等に振り分けることができる(※)(※DNSキャッシング問題のためにトラヒックを均等に振り分けられない場合がある)

補足
DSR(Direct Server Return):負荷分散装置(ロードバランサ)の負荷を軽減するための技術。通常、クライアントからサーバ方向へのトラフィックに比べてサーバからクライアント方向のトラフィックが多くなる傾向がある(例えば、サーバからファイルをダウンロードする場合、クライアント→サーバ方向は、ダウンロード要求のパケットだけでよいが、サーバ→クライアント方向では、ファイルの容量分のトラフィックが発生する事になる)。そのため、クライアント→サーバ方向のトラフィックだけ負荷分散装置を通してサーバ分散を行い、逆方向のサーバ→クライアント方向のトラフィックは負荷分散装置を経由しないようにして、負荷分散装置の処理負荷を減らす。このような動作をする負荷分散装置をDSRという。

・DSRの動作
DSR.png
(図の説明)
DSR非適用の場合:
スイッチから流れてきた通信は、ロードバランサに送られ(①)、振り分けられたサーバに送られる(②)。サーバに対する問い合わせへの返信は、ロードバランサを経由してスイッチに戻される(③→④)
DSR適用の場合:
①と②は、DSR非適用の場合と同じ。その後、サーバからの返信は、ロードバランサを通らずに直接スイッチに送られる(③)

・アクティブ・パッシブ冗長構成とアクティブ・アクティブ冗長構成
冗長構成には、大きく、アクティブ・パッシブ冗長構成とアクティブ・アクティブ冗長構成の2つが存在する。
 アクティブ・パッシブ冗長構成(別名:アクティブ・スタンバイ冗長構成):同じシステムを複数用意し、通常稼働中は、主となるシステムのみを稼働させ、冗長用システムは待機状態にしておく。そして、障害時には、冗長用のシステムの切り替えて処理を引き継ぐ
 アクティブ・アクティブ冗長構成:同じシステムを複数用意し、通常稼働中は、全てのシステムが稼働している

DNSラウンドロビン:DNSサーバにおいて、1つのドメイン名に複数のIPアドレスを対応させ、負荷分散を実現する(下図にて説明)
DNS_round_lobin.png
(図の説明)
※PC1とPC2は、同じ"www.abc.com"にアクセスしているが、実際にはDNSラウンドロビンの機能により、PC1は、"10.10.10.10"、PC2は、"10.10.10.20"にそれぞれアクセスし、Webサーバの負荷分散を行っている。 ①PC1が、DNSサーバにドメイン名"www.abc,com"に対応するIPアドレスを問い合わせる。
②DNSサーバは、ドメイン名"www.abc,com"に対するIPアドレスとして、"10.10.10.10"、"10.10.10.20"、"10.10.10.30"の3つを持っており、最初のアクセスのReplyとして、1番上の"10.10.10.10"をPC1に返す。
③PC1は、"10.10.10.10"を宛先としてWebサーバにアクセスしにいく。
(2)PC2が"www.abc.com"にアクセス
④PC2が、DNSサーバにドメイン名"www.abc,com"に対応するIPアドレスを問い合わせる。
⑤DNSサーバは、PC1に返した"10.10.10.10"は返さずに、表の次にある"10.10.10.20"をPC2に返す。
⑥PC2は、"10.10.10.10"を宛先としてWebサーバにアクセスしにいく。
DNSキャッシングの問題:一度DNSでドメイン解決をすると、PCは、キャッシュという領域にIPアドレスとドメインの対応表を保存する。PCが2回目以降に同じドメインにアクセスする際は、DNSにアクセスしに行かず、キャッシュの情報を使うことにより処理の高速化が図れる。しかし、DNSロードバランサで負荷分散を図っている場合、各ユーザが持つキャッシュでドメイン解決されてしまうと、DNSが意図していないIPアドレスにアクセスされてしまい、負荷分散が有効に働かない可能性がある。






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