令和5年度 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問1 OpenFlowの基本概念

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本記事はGeminiの出力をプロンプト工学で整理した業務ドラフト（未検証）です。

令和5年度 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問1 OpenFlowの基本概念

本問はOpenFlowプロトコルにおける制御（コントロールプレーン）と転送（データプレーン）の分離および、パケット転送の仕組みを問う。

【問題】

OpenFlowプロトコルに関する記述として、適切なものはどれか。

ア　OpenFlowコントローラとOpenFlowスイッチの間の通信には、UDPが使用される。 イ　OpenFlowスイッチは、パケットの転送処理を行うデータプレーンと、パケットの転送経路を決定するコントロールプレーンから成る。 ウ　パケットの転送ルールは、OpenFlowコントローラによってOpenFlowスイッチのフローテーブルに設定される。 エ　フローテーブルは、パケットの転送先を指定するものであり、統計情報は含まれない。

【解説】

OpenFlowは、SDN（Software Defined Networking）を実現するための標準プロトコルです。ネットワーク機器の「制御（経路決定）」と「転送（データ処理）」を分離し、外部のOpenFlowコントローラから集中管理する点に特徴があります。

1. 構成要素と役割

  • OpenFlowコントローラ: ネットワーク全体の経路を管理し、スイッチへ転送命令（フローエントリ）を出す。

  • OpenFlowスイッチ: コントローラからの命令に従い、パケットを転送する。

  • フローテーブル: どのようなパケット（Match）を、どう処理するか（Action）を定義したリスト。

2. プロトコルの仕様 コントローラとスイッチ間の通信には、信頼性を確保するために TCP または TLS が使用されます（ポート番号 6633 または 6653）。

3. フローエントリの構成 各フローエントリには、以下の情報が含まれます。

  • マッチ条件: 受信パケットの属性（MACアドレス、IPアドレス、ポート番号等）。

  • アクション: 転送、廃棄、ヘッダ書き換え等の操作。

  • 統計情報（カウンター）: パケット数やバイト数。

graph TD
    Controller["OpenFlow Controller"]
    Switch["OpenFlow Switch"]
    Table["Flow Table"]

    Controller -- "Set Flow Entry (TCP/TLS)" --> Switch
    Switch -- "Manage" --> Table
    Packet((Packet)) -- "Match?" --> Table
    Table -- "Execute Action" --> Packet

【選択肢の吟味】

選択肢 判定 解説
ア × 通信には信頼性が必要なため、UDPではなくTCP（または暗号化されたTLS）が使用されます。
イ × OpenFlowでは、コントロールプレーンはコントローラへ集約されます。スイッチ側は主にデータプレーンを担当します。
ウ 〇 正解です。コントローラが経路を決定し、スイッチのフローテーブルへ反映させるのが基本動作です。
エ × フローテーブルには、パケット数や有効期限などの統計情報（カウンター）が含まれます。

【ポイント】

  • 分離の原則: 制御（Controller）と転送（Switch）を物理的・論理的に切り離す。

  • フローテーブル: マッチ条件、アクション、統計情報の3要素で構成される。

  • セキュアチャネル: 通信にはTCP/TLSを使用し、コネクション型通信で制御する。

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