平成26年度 秋期 システムアーキテクト試験 午前Ⅱ 問題の解答と解説

2022年11月13日作成,2023年4月8日更新

試験時間は 10:50 ~ 11:30(40 分)である。

問1 ペトリネット

ソフトウェアの要求分析や設計に利用されるモデルに関する記述のうち,ペトリネットの説明として,適切なものはどれか。

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【答え】

ペトリネットは,プレース(状態)とトランザクション(事象)という 2 種類のノードを持つ有向グラフで,トランザクションの発火(事象の発生)を契機に,トークンがプレースを移動する。

2 種類のノードを持つ有向グラフを有向 2 部グラフと呼ぶ。「有向 2 部グラフ」「並列に生起する事象の同期」がペトリネットのキーワードである。

ペトリネット
図 ペトリネット

問2 BPMN

要求分析・設計技法のうち,BPMN の説明はどれか。

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【答え】

BPMN (Business Process Modeling Notation) は,業務プロセスをダイアグラムで表現するための表記法である。

BPMN (Business Process Modeling Notation)
図 BPMN (Business Process Modeling Notation)

イは階層構造図,ウは状態遷移図,エはバブルチャートを併用したモジュール階層構造図に関する説明である。

問3 GoF のデザインパターン

ソフトウェアパターンのうち,GoF のデザインパターンの説明はどれか。

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【答え】

デザインパターンとは,典型的な課題に対する効果的な設計パターンのことで,代表的なデザインパターンに,GoF (Gang of Four) がある。四人の男性が持ち寄ったデザインパターンを体系化したことから,こう呼ばれる。23 種類のデザインパターンからなり,それらは,オブジェクトの生成に関するパターン,オブジェクトの構造に関するパターン,オブジェクトの振る舞いに関するパターンの三つに分類される。

問4 内部設計書のデザインレビューを実施する目的

内部設計書のデザインレビューを実施する目的として,最も適切なものはどれか。

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【答え】

デザインレビューとは,設計工程で作成した仕様書に対して行うレビュー。設計の妥当性を確認し,次工程に移ってよいかを評価する。

問5 モジュール強度

図は,商品の受注処理を行うプログラムのモジュール構成図である。a ~ d のうち,機能的強度のモジュールはどれか。

商品の受注処理を行うプログラムのモジュール構成図
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【答え】

機能的強度とは,一つの固有の機能だけを実行するために,モジュールを構成するすべての要素が関連し合っている状態である。モジュール強度が最も高く,「1 機能 1 モジュール」のモジュールである。

問6 レビュー

a ~ c の説明に対するレビューの名称として,適切な組合せはどれか。

  1. 参加者全員が持ち回りでレビュー責任者を務めながらレビューを行うので,参加者全員の参画意欲が高まる。
  2. レビュー対象物の作成者が説明者になり,入力データの値を仮定して,手続をステップごとに机上でシミュレーションしながらレビューを行う。
  3. あらかじめ参加者の役割を決めておくとともに,進行役の議長を固定し,レビューの焦点を絞って迅速にレビュー対象を評価する。
a b c
インスペクション ウォークスルー ラウンドロビン
ウォークスルー インスペクション ラウンドロビン
ラウンドロビン インスペクション ウォークスルー
ラウンドロビン ウォークスルー インスペクション
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【答え】

選択肢にある三つのレビューの特徴は,以下のとおり。

インスペクション

レビュー責任者(モデレータ)を決め,そのモデレータがレビューの計画の策定からレビュー結果の管理,その周知,対策の実行確認まで行う。レビュー対象の範囲やレビューの目的を限定し,迅速にレビュー対象を評価することを目的としている。また,レビュー参加メンバにチェック内容などの分担を割り振っておくことによって,レビュー効率の向上を図る。

ウォークスルー

成果物の開発者が入力データを仮定し,机上でシミュレーションを行うことで,プログラムの誤りや欠陥を具体的に発見する手法である。進捗管理については議論とせず,またレビュー結果も公表しない。

ラウンドロビン

レビューに参画するメンバが持ち回りでレビュー責任者を担当する。レビュー参加メンバ全員がレビュー責任者となるため,メンバの参加意欲が向上する。

問7 ソフトウェアの要件定義や分析・設計で用いられる技法

ソフトウェアの要件定義や分析・設計で用いられる技法に関する記述のうち,適切なものはどれか。

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【答え】

決定表は,条件と処理を対比させた表形式で論理を表現したものであり,複雑な条件判定を伴う要件定義の記述手段として有効である。

イは状態遷移図,ウは制御フロー図,エは DFD の説明である。

問8 ソフトウェアの使用性を評価する指標

ソフトウェアの使用性を評価する指標の目標設定の例として,適切なものはどれか。

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【答え】

ソフトウェアの使用性とは,明示された利用状況において,有効性,効率性及び満足性をもって明示された目標を達成するために,明示された利用者が製品又はシステムを利用することができる度合いである。

ソフトウェアの使用性を評価する指標の目標設定の例として,「利用者が使用したいソフトウェアの使用方法を,1 時間以内に習得できること」がある。

アは保守性,イとウは機能性を評価する指標である。

問9 テストケースの削減

プログラムテストに使用する入力データを,実験計画法に基づいて作成する。入力データには七つの項目があり,それぞれの項目は直交表の 0 又は 1 に対応する二者択一の値で構成する。入力データの全パターンをテストするときのテスト回数と,直交表を用いてテストケースを作成するときのテスト回数の組合せはどれか。ここで,直交表は,全ての 2 列間で 0 又は 1 が公平に出現するように作られている。

直交表
行番号 列番号 1 2 3 4 5 6 7
1 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 1 1 1 1
3 0 1 1 0 0 1 1
4 0 1 1 1 1 0 0
5 1 0 1 0 1 0 1
6 1 0 1 1 0 1 0
7 1 1 0 0 1 1 0
8 1 1 0 1 0 0 1
表 選択肢
全パターンのテスト回数 直交表でテストケースを作成するときのテスト回数
14 7
14 8
128 7
128 8
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【答え】

テストケースの削減は,直交表を用いて行う。題意の 2 水準 7 因子のテストでは L8 直交表を用いる。

2 水準 7 因子のテストにつちえ,すべての因子の組合せをテストするには,テストケースは 128 (= 27) 個必要になるが,L8 直交表を用いると 8 個に削減できる。

問10 流れ図

次の流れ図において,

① → ② → ③ → ⑤ → ② → ③ → ④ → ② → ⑥

の順に実行させるために,① において m と n に与えるべき初期値 a と b の関係はどれか。ここで,a,b はともに正の整数とする。

流れ図
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【答え】

まず,① → ② → ③ → ⑤ により,n = n - m となる。

次に,② → ③ → ④ により,m = 2m - n となる。

最後に,② → ⑥ であり,次式が成り立つ。

2m - n = n - m

よって,3m = 2n が成り立ち,① において m と n に与えるべき初期値 a と b の関係は 3a = 2b である。

問11 命題の証明を行うための基本的な操作

論理型プログラミングにおいて,命題の証明を行うための基本的な操作はどれか。

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【答え】

ユニフィケーション(unification)は単一化とも呼ばれ,論理型プログラミングにおける最も基本的な動作である。代表的な論理型プログラム言語である Prolog では,「=」が代入ではなく,ユニフィケーションを意味する演算子として使用される。

オーバライド
オブジェクト指向プログラミングにおいて,スーパクラスと同じ名称で異なる振る舞いをするメソッドをサブクラスで再定義すること
オーバロード
オブジェクト指向プログラミングにおいて,同一クラス内に同じ名称のメソッドを呼出し方法を変えて複数定義すること
メッセージパッシング
オブジェクト指向プログラミングにおいて,外部からオブジェクトに実行を依頼する仕組みのこと

問12 開発ライフサイクルモデル

開発ライフサイクルモデルとして,ウォータフォールモデル,進化的モデル,スパイラルモデルの三つを考える。ソフトウェア保守は,どのモデルを採用したときに必要か。

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【答え】

ソフトウェア保守は,ウォータフォールモデル,進化的モデル,スパイラルモデルの全てに必要である。

問13 ユースケース駆動開発

ユースケース駆動開発の利点はどれか。

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【答え】

ユースケース駆動開発では,オブジェクト指向の UML に登場するユースケース単位,すなわち,要件単位に設計,製造,テストを行う。そのため,要件ごとに開発状況が把握できる。

アとイはスパイラル開発の利点,ウはアーキテクチャ中心開発の利点である。

問14 現在価値法

投資効果を現在価値法で評価するとき,最も投資効果の大きい(又は損失の小さい)シナリオはどれか。ここで,期間は 3 年間,割引率は 5 % とし,各シナリオのキャッシュフローは表のとおりとする。

単位 万円
シナリオ 投資額 回収額
1 年目 2 年目 3 年目
A 220 40 80 120
B 220 120 80 40
C 220 80 80 80
投資をしない 0 0 0 0
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【答え】

現在価値法は,将来回収される利益を現在の価値に割り引いて,投資効果を評価する方法である。回収額を現在価値に割り引いたものから投資額を引いた金額が投資効果となる。割引率が 5 % の場合,1 年目の回収額を 1.05 で割った金額が現在価値となる。2 年目の回収額を 1.052 で割った金額と,3 年目の回収額を 1.053 で割った金額が,それぞれ 2 年目,3 年目の利益の現在価値となる。

各シナリオの回収金額を現在価値に換算すると,シナリオ A は 214.3 万円,B は 221.4 万円,C は 217.9 万円,D は 0 万円である。シナリオ B の投資効果は,回収額の現在価値から投資額 220 万円を引いた 1.4 万円である。

問15 E-R モデル

情報システムの全体計画立案のために E-R モデルを用いて全社のデータモデルを作成する手順はどれか。

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【答え】

E-R モデルは,現実世界で扱う情報を抽象化して,エンティティ(実体)とリレーションシップ(関連)の二つの要素を用いて表現したものである。

E-R モデルを用いて全社レベルのデータモデルを作成する場合,まず,企業の全体像を把握するために基本的なエンティティを抽出し,それらの相互関係を表す E-R モデルを作成する。次に,業務レベルのエンティティ,正規化のためのエンティティといった具合に,エンティティをトップダウンで詳細化していき,すべてのリレーションを表現した全社のデータモデルを作成する。

問16 非機能要件項目

非機能要件項目はどれか。

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【答え】

機能要件とは,業務要件を満たすためにシステムが実現すべき機能(入力,処理,出力の関係など)に関する要件である。これに対し,非機能要件とは,システムに必要とされる「機能要件以外の」要件である。項目としては,可用性,性能,拡張性,運用性,保守性,移行性,セキュリティ,システム環境などが挙げられる。

アは業務要件,イは機能要件に関する記述である。ウはシステム化構想の立案時に確認する,経営上のニーズ・課題に関する記述である。

問17 機能情報関連図(DFD)

エンタープライズアーキテクチャにおいて,ビジネスアーキテクチャの成果物である機能情報関連図(DFD)を説明したものはどれか。

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【答え】

機能情報関連図(DFD)は,対象業務の処理過程と情報の流れを統一記述規則に基づいて表現したものである。企業の業務やシステムの全体最適化を目的としたエンタープライズアーキテクチャ(EA : Enterprise Architecture)の最上位層のビジネスアーキテクチャの策定時に,機能構成図(DMM)をもとに作成される。

ア)情報システム関連図の説明である。情報システム関連図は,業務・システムの処理過程において,情報システム間でやりとりされる情報の種類および方向を図式化したものである。アプリケーションアーキテクチャ策定の成果物として作成される。

イ)ビジネスアーキテクチャの成果物である機能構成図の説明である。

ウ)データアーキテクチャの成果物である E-R 図の説明である。

問18 システム化計画

システム化計画立案時に,全社レベルの業務モデルを作成するときの留意点はどれか。

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【答え】

システム化計画立案時に,全社レベルの業務モデルを作成するときの留意点として,業務モデルは企業活動のモデルでもあるので,ビジネスプロセスには,日常業務レベルの活動だけでなく意思決定活動や戦略計画活動も含む必要がある。

問19 キャッシュメモリのヒット率

アクセス時間 10 ナノ秒のキャッシュメモリとアクセス時間 50 ナノ秒の主記憶を使用した処理装置において,主記憶の実効メモリアクセス時間が 25 ナノ秒以下になるためには,キャッシュメモリのヒット率が少なくとも何 % あればよいか。

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【答え】

キャッシュメモリのヒット率とは,CPU が必要とするデータがキャッシュメモリに存在する確率である。したがって,キャッシュメモリのヒット率を $x$ とすると,主記憶にデータが存在する確率は $(1-x)$ となる。

そこで,キャッシュメモリのアクセス時間が 10 ナノ秒,主記憶のアクセス時間が 50 ナノ秒の処理装置において,主記憶の実効メモリアクセス時間を 25 ナノ秒以下にするためには次式が成り立つ。

\[ 10x + 50(1-x) \le 25 \]

上式を解くと,$x \ge 0.625$ となる。つまり,ヒット率が 62.5 % 以上のとき,主記憶の実効メモリアクセス時間は 25 ナノ秒以下になる。

問20 RPC

Web ブラウザや HTTP を用いず,独自の GUI とデータ転送機構を用いた,ネットワーク対戦型のゲームを作成する。仕様の 2. の実現に用いることができる仕組みとして,適切なものはどれか。

[仕様]
  1. ゲームは囲碁や将棋のように 2 人のプレーヤの間で行われ,ゲームの状態はサーバで管理する。プレーヤはそれぞれクライアントプログラムを操作してゲームに参加する。
  2. プレーヤが新たな手を打ったとき,クライアントプログラムはサーバにある関数を呼び出す。サーバにある関数は,その手がルールに従っているかどうかを調べて,ルールに従った手であればゲームの状態を変化させ,そうでなければその手が無効であることをクライアントプログラムに知らせる。
  3. ゲームの状態に変化があれば,サーバは各クライアントプログラムにその旨を知らせることによって GUI に反映させる。
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【答え】

RPC (Remote Procedure Call) とは,あるコンピュータで動作するソフトウェアから,通信回線やコンピュータネットワークを通じて別のコンピュータ上で動作するソフトウェアへ処理を依頼したり,結果を返したりするための規約。

CGI

CGI (Common Gateway Interface) とは,Web サーバが,Web ブラウザなどからの要求に応じてプログラムを実行する仕組みの一つ。Web 上で最も初期から用いられている動的なプログラム起動のための技術仕様で,多くの Web サーバソフトウェアが対応している。

PHP

PHP (Hypertext Preprocessor) とは,Web サーバの機能を拡張し,動的に Web ページを生成するために用いられるプログラミング言語の一つ。いわゆるスクリプト言語あるいは軽量言語(LL : Lightweight Language)の一つで,実行環境を Web サーバに組み込んで利用されることが多い。

XML

XML (Extensible Markup Language) とは,文書やデータの意味や構造を記述するためのマークアップ言語の一つ。マークアップ言語とは,「タグ」と呼ばれる特定の文字列で地の文に情報の意味や構造,装飾などを埋め込んでいく言語のことで,XML はユーザが独自のタグを指定できることから,マークアップ言語を作成するためのメタ言語とも言われる。

問21 UML のクラス図

階層構造をもつ組織と社員の所属を表す UML のクラス図のうち,"社員は組織階層中のどの組織にも所属できるが,兼務はしない" とするものはどれか。

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【答え】

"社員は組織階層中のどの組織にも所属できるが,兼務はしない" とする UML のクラス図はエである。

問22 データベースの媒体障害が発生したときの回復法

データベースに媒体障害が発生したときの回復法はどれか。

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【答え】

媒体(磁気ディスク装置など)に障害が発生した場合は,その媒体に記憶されているデータベースが使用できなくなる。よって,別にバックアップを取得しておき,そちらを用いた回復措置を行う必要がある。具体的には,以下の手順を実施する

  1. バックアップデータを用いてデータベースを復元(リストア)
  2. ログ(ジャーナル)の情報を用いて,バックアップ以降にコミットしているトランザクションをロールフォワード

これにより,コミット済みのトランザクションの結果を失うことなく,媒体障害直前の状態にデータベースを戻すことができる。

アはトランザクション障害時の回復法,イとウはシステム障害時の回復法である。

問23 企業内の内線網を IP ネットワークに統合する場合の接続構成

図は,既存の電話機と PBX を使用した企業内の内線網を,IP ネットワークに統合する場合の接続構成を示している。図中の a ~ c に該当する装置の適切な組合せはどれか。

既存の電話機と PBX を使用した企業内の内線網を,IP ネットワークに統合する場合の接続構成
a b c
PBX VoIP ゲートウェイ ルータ
PBX ルータ VoIP ゲートウェイ
VoIP ゲートウェイ PBX ルータ
VoIP ゲートウェイ ルータ PBX
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問23 の解答と解説

【答え】

既存の電話機を使用した企業内 PBX の内線網を,IP ネットワークに統合して,IP 電話として使用する場合の接続構成である。

まず,電話機に接続する a は PBX となる。次に,PBX の音声データを IP パケットに変換して IP ネットワークに送出したり,受信した IP パケットを連続した音声データに復元したりする機能をもつ VoIP ゲートウェイが b に該当する。さらに,IP ネットワークとのインタフェースに位置して,IP パケットの IP アドレスを識別してルーティングを行うルータが c に該当する。

既存の電話機と PBX を使用した企業内の内線網を,IP ネットワークに統合する場合の接続構成は,下図で表される。

既存の電話機と PBX を使用した企業内の内線網を,IP ネットワークに統合する場合の接続構成
図 既存の電話機と PBX を使用した企業内の内線網を,IP ネットワークに統合する場合の接続構成

問24 WAF

WAF に登録された検出パターンと判定の関係のうち,適切なものはどれか。

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【答え】

WAF (Web Application Firewall) は,Web アプリケーション特有の攻撃を監視・防御するファイアウォールである。主にホワイトリスト方式を用い,ブラックリスト方式を補完的に利用して,すべての HTTP/HTTPS 通信をスキャンする。ホワイトリスト方式では,ホワイトリストに登録されている正常な通信の検出パターンに合致した通信のみを通過させ,通信がホワイトリストに該当しないときは,不正な通信と判定してブロックする。

問25 ファジング

脆弱性検査手法の一つであるファジングはどれか。

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【答え】

ファジングとは,検査対象のソフトウェアに対して,機械的に生成した,問題を引き起こしそうな入力データを与え,その応答や挙動を観察することで,脆弱性を見つける検査手法である。問題を引き起こしそうな入力データのことをファズと呼ぶ。また,専用のソフトウェアを使えば,検査対象のソフトウェアの開発者でなくても,比較的簡単にファジングを実施することができるので,費用対効果の高い検査手法といえる。

ア)既知の脆弱性に対応しているかを確認する作業である。

ウ)デバッガの検査手法である。

エ)一般的な脆弱性の検査手法である。

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