地球環境研究，Vol.22（2020）

立正大学におけるICT教育環境に関する検討と地球環境科学部
ICT教育環境構築事例
青木和

昭＊

山下倫

範＊

菅野智

文＊＊

キーワード：ICT 教育環境、クラウド、コンピュータ教室、ネットブート、シンクライアント

１

こうしたクライアント環境やニーズの多様化に対して、はじめに従来の物理的な端末を提供するという方式から、それぞ大学におけるコンピュータ教室や無線LANネットワー

れの用途に適した「クライアント環境」を提供するため

ク、AV機器などの情報ネットワークシステムは教育・に仮想化技術の適用が考えられる。仮想化技術にもター研究のみならず、教職員の事務処理や学生の大学生活支ミナルサービス、サーバーホスト型、ブレードPC、ア［９］

プリケーション仮想化、OSイメージ・ストリーミング

援など、あらゆる場面で不可欠なものとなっている。

近年では、大学内の計算機サーバルームなどにサーバ機など様々な方式がある［２］。先に述べたネットブートは、器を置き自前で運用するオンプレミス型から、企業がOSイメージ・ストリーミングに分類される。大学の教運営するデータセンターにサーバを配置する、もしくは育用端末にもネットブートを含む仮想化技術の導入がIaaS（Infrastructure as a Service）といったクラウド型進んでおり、実際に大学の教育用端末やコンピュータサービスへの移行が進む傾向にある。

を利用するための授業環境の構築事例が報告されていネットワークシステムを利用するためのクライアント

る［６, ２, ４, ５］。

システムについても、従来のクライアント側で全ての処

立正大学の教育系端末は、ファットクライアントで理を実行するファットクライアントから、主にサーバ側はなくネットブート型シンクライアントを採用してきで処理を行うシンクライアントへの移行も進みつつある。

た。その理由として、端末の管理・メンテナンスがしやシンクライアントの中でも、全ての処理をサーバ側ですいこと、流動的な教育環境をシームレスに提供できる実施してクライアント側には結果のみを転送する画面転ことが挙げられる。導入の変遷として、2007年はCitrix

送型と、サーバ側に保存されているイメージファイルを社製のArdenceを選定し、2010年には富士通株式会社製ネットワークを通じてダウンロードしてクライアント側のMAGICLASS Z!BootOS（第１世代）、そして2014年［１］で起動するネットブート型に分かれている。

［12］には同MAGICLASS Z!BootOS（第２世代）を選定し大学の教育用端末環境は多岐に渡っており、たとえばてきた。しかし、授業で一斉起動した際に立ち上がらクライアントのOSはWindowsの他にMacOS、UNIX系ない端末や、起動に時間がかかる端末がある等、課題などが利用されており、それぞれのOSにも複数のバーが解決しないまま運用を続けている現状があった。特ジョンやディストリビューションが混在している。まに、授業で利用するためのアプリケーション（例えばた、学部や学科による環境の違いや、授業用コンピュー

AdobeIllustratorやAdobePhotoshop、ArcGISなど）でタ教室と研究室用端末など利用用途による違いなど、利は起動速度や実行速度に関する問題があり、早急な解決用者のニーズは多様化している。さらに、近年ではそれが求められている。

ぞれの学生が所有するPCやスマートフォン、タブレッ

2019年度に実施予定である教育系システムのリプレイ

トを学内ネットワークに接続して利用する、いわゆるスでは、ユーザーがストレスを感じることなく、安定BYOD（Bring Your Own Device）のニーズも高まってした教育環境を提供することが要件として挙がった［10］。

おり、クライアント環境の多様化に対して大学としてどリプレイス予算が限られている中で、必要最低限の製品のような環境を整えていくべきかが大きな課題となって構成で要件を実現すべく検討を重ねてきた。本稿では、［２, ３］

いる＊＊＊。

教育系ネットブートシステムの現状と課題の報告と共に、立正大学地球環境科学部
立正大学情報環境基盤センター
73

立正大学におけるICT教育環境に関する検討と地球環境科学部ICT教育環境構築事例（青木・山下・菅野）

先行導入した地球環境科学部の事例紹介、および今回のわせた利用方法が可能であるのに対し、品川キャンパスリプレイスについての全体概要とネットブートシステム

は一つの建物に図書館機能と情報環境機能を集約させてにフォーカスした概要について報告する。

いる。授業用端末とオープン端末は同一の仕様で構築しており、学生の自習用としても同じ環境で学習ができる

２ようになっている。また、学部によってはAdobe系のア

ICT教育環境の現状と課題

２．
１

プリケーションやSPSS、ArcGISといった特殊で高価なコンセプトソフトウェアを使用する場合もあり、リモートデスク

本学における教育研究システムは、4-5年ごとの周期トップ機能で特殊なソフトウェアの利用も可能な環境も整えた。

でリプレイスを行っている。現在は、
１．ユーザに優しい環境およびサービスの提供

２．３

２．将来のICT教育を見据え学内全体を最適化
３．学生が主体的に協働型・双方向型学習に取り組め

課題2014年から運用する中で課題も明らかになってきた。
先述のとおり、2014年の教育系ネットブート端末のリる環境の整備の３点をコンセプトに、データセンターおよびクラウドプレイスにおいて、富士通株式会社製のMAGICLASSサービスを極力利用した環境を構築し、2014年度より運Z!BootOS（第１世代）からMAGICLASS Z!BootOS（第用している。ネットブート方式を利用することにより、２世代）に変更した。導入当初から以下のような現象がシームレスな教育環境の提供および簡易なメンテナンス発生し、エンドユーザーから改善を求める声が上がった。
◦ログオンまでの端末起動時間が長いが可能となった。

◦授業開始時の一斉起動で起動しない端末がある
２．
２

教育系端末利用状況◦一部のソフトウェアの動作が重く、授業で有効に活本学の教育系端末は、授業で使用する授業用端末と学用できていない。（注：原因については、イメージ生が自由に利用できるオープン端末に用途を分け、富作成時の問題か他に原因があるのか解明できていな

士通社製のESPRIMO D753/KとK555/Kを提供している。

い。現時点では、別のイメージを用意できたとして立正大学学内ネットワークの構成図、および各端末の仕も端末の変更に対してシームレスに切り替えが不可様を図１に示す。また、品川キャンパスと熊谷キャンパ

能であるため、アプリ配信システムを別途使用してスの端末と周辺機器の設置状況を表１、２に示す。熊谷対処している。）

キャンパスでは学内の各所に点在して配置し、目的に合
表１

品川キャンパス端末台数

表２

品川キャンパス場

オープン端末11号館B１F（貸出ノート端末78台）

74

熊谷キャンパス端末台数

熊谷キャンパス（AC：アカデミックキューブ）

端末種別

授業用端末

2014年から改善のための調整を行い、システム運用は所台数端末種別

場

8オープン端末

AC-RILLFore

82

11号館１F

10（貸出ノート端末31台）

ACグループPC

1211号館２F

79

ACカフェ

1411号館３F

30

AC ４F

1011号館５F

16

ゲートプラザ211号館1141

41

図書館B１F2011号館1142

63

図書館１F

511号館1143

63

図書館３F

2211号館1144

41

ステラ

211号館114A

20

ユニデンス

1011号館114E

21AC-A102

3111号館313

61

AC-A1033111号館314

61

AC-A10477

11号館325

105

授業用端末

所台

数

地球環境研究，Vol.22（2020）

端末

種別

仕様

教室端末（デスクトップ）

Windows8.1Pro/Corei5/RAM8GB/SSD128GB

教室端末（ノート）

Windows8.1Pro/Corei5/RAM8GB/SSD128GB

オープン端末（デスクトップ）

Windows8.1Pro/Corei5/RAM4GB/SSD128GB

オープン端末（Mac）

iMac/21.5インチ/Corei5/RAM8GB

フリー端末（デスクトップ一体型）

Windows7Pro/Corei5/RAM8GB/SSD128GB

一般教室教卓、貸出端末（ノート）Windows7Pro/Corei5/RAM4GB/HDD160GB

学生貸出端末（ノート）Windows8.1Pro/Corei7/RAM4GB/HDD160GB
図１

立正大学ネットワーク構成図

安定するようになったものの、アプリケーションの動作行する形で独自に「CO-Colors いか」を導入している。

が重い点などは依然として課題となっている。

「CO-Colors」の最大のメリットは、迅速性・安心安全性・容易性の３つだといえる。迅速性は、端末数に関わ２．
４

教育系端末リプレイス

りなく平均１分程度で認証画面まで起動できることで確

前述の課題を解決すべく、2019年度のリプレイスでは認されている。安心安全性は、全国の導入環境において既存製品であるMAGICLASS Z!BootOS（第２世代）かキャッシュデータの破壊などの不具合は３年間で０件とら株式会社シー・オー・コンヴ（以下、CO-CONV）のいう数値から見て取れる。容易性は、専門知識がなくて「CO-Colors」への切り替えを検討している。CO-Colorsもイメージ展開が可能な仕様で確認されている。

は全国約100校で導入されており［11］、導入実績も十分である。
後述するが、既に本学地球環境科学部のコンピュータ教室では2019年4月にリプレイスを完了し、全学に先そこで本学では、地球環境科学部が独自に導入したネットブート環境（CO-Colors いか）も冗長化可能な形式で、今年度中に教育系ネットブート端末のリプレイスを行うことにした。
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立正大学におけるICT教育環境に関する検討と地球環境科学部ICT教育環境構築事例（青木・山下・菅野）

３

プリンタ５台が配置されている。ActiveDirectoryの認

地球環境科学部の事例

証用サーバ（Act/Sby）、ファイルサーバ、プリンタサー

教育系システムの更改に先立って、地球環境科学部でバはIIJ GIO P2上に配置し、ネットブートのイメージ配は、2019年4月にコンピュータ教室のリプレイスを実施

信用ミニサーバはサーバ室に２台配置した。ネットブーした。地球環境科学部のコンピュータシステムは、使用

ト用ソフトウェアとしては、CO-CONV社の「CO-Colorsするソフトウェアなどの理由により、教育系システムといか」を利用している。ネットブート導入時の問題点は別のシステムとなっており、独自の環境を構築していとして、ソフトウェアのライセンス認証が挙げられる。

る。リプレイス以前はネットブート方式を採用しておArcGISやAdobe Creative Cloud（以下、AdobeCC）、らず、富士通株式会社製パソコン運用支援ソフトである

Microsoft Office製品など、Web認証やフローティング瞬快を利用していた。リプレイスの構成検討においては、ライセンス対応の製品があるソフトウェアについて問題継続して瞬快を利用する方式と、ネットブート方式を利はなかったが、一部未対応のソフトウェアについては代用する方式で議論を進めた。本学情報システム課とも検替品を探す、フリーソフトで代用するなどの対応が必要

討を重ね、将来的に全学で教育系システムにネットブーとなった。

トを採用する点を考慮し、地球環境科学部でもネットネットブートを採用することで、リプレイス以前と比ブート方式を採用することとなった。また、ネットブー較すると、OSやソフトウェアのアップデートや新規イ

ト方式と画面転送方式についても比較検討を実施した。

ンストールが容易となり、管理コストが削減した。また、本学事務系システムでは画面転送方式が採用されている

起動速度に関しても、キャッシュが端末に十分確保されが、地球環境科学部のコンピュータ教室では、ArcGISている状態であれば、電源ONから２分弱で起動していなどの計算処理負荷が高いソフトウェアを複数台で同時る。に利用するため、画面転送方式は適切でないと判断した。

2019年4-9月まで「CO-Colors」にてコンピュータ教室

リプレイス後の地球環境科学部コンピュータ教室のの運用を行ったが、安定性については大きなトラブルもネットワーク構成を、図２に示す。コンピュータ教室

なく、順調に稼働していたといえる。ソフトウェアのはＡ教室（PC31台、プリンタ２台）、Ｂ教室（PC49台、アップデート失敗等のトラブルは数回起きたものの、概プリンタ２台）、ICT教育研究Lab.（PC １台、プリンタね順調に稼働しており、全学教育系システム導入への判１台）の３教室からなり、管理用端末を含めてPC83台、断材料の一つとなった。

図２76

立正大学地球環境科学部ネットワーク構成図

地球環境研究，Vol.22（2020）

３．
１

システム動作検証

系端末と地球環境科学部端末ではインストールされてい2019年9月19日に教育系システム、および地球環境科るソフトウェアに違いがあり、地球環境科学部端末の方学部コンピュータ教室での動作検証を実施した。検証対がArcGISやAdobe系アプリケーション、AndroidStudio、象は、授業で使用する「端末室」と学生が自由に利用で各種プログラミング開発環境などサイズの大きいソフトきる「オープン端末」のPCである。検証内容は、PC １

ウェアがインストールされているためであると考えられ台の単独起動および30台の同時起動時の、電源ONからる。また、OSの違い（Windows10ProとWindows8Pro）

認証画面が表示されるまでの起動時間（以下、電源ON）が影響している可能性もある。と、認証してからデスクトップ画面が表示されるまでの同様の傾向が30台同時起動実験結果である表４でも時間（以下、ログオン時間）を計測し、いずれの実験も見られる。CO-Colorsでは起動時間にばらつきが大きく、２回行った。各端末のローカルキャッシュは十分に確保

最初に起動した端末と最後に起動した端末では、起動時されている状態であることを確認済みである。

間に約4-6倍差が見られた。原因としては、前述のサー検証を実施した場所は、地球環境科学部コンピューバ輻輳やネットワーク輻輳の他に、端末ごとのキャッタ教室は３号館Ａ教室、全学教育系端末はA103教室おシュヒット率も影響しているものと考えられる。ユーザ

よびRILLForeである。全学教育系端末の仕様は図１の利便性向上のためには、起動時間の高速化と安定化がで述べたとおりである。地球環境科学部コンピュータ課題であると言える。

教室端末の仕様は、Windows10Pro/Corei5/RAM8GB/
SSD256GBである。両システムともネットブートサーバと端末間のネットワークは1000base-Tで構成されてい３．２

キャッシュヒット率と起動速度の関係

CO-Colorsは、サーバからイメージを転送して起動するという仕組みであるが、毎回イメージ全体を転送してる。
PC １台の単独起動実験結果を表３に、PC30台同時起いるわけではなく、ローカルにキャッシュを保持しており、サーバイメージとの差分のみを転送することで、起動実験結果を表４に示す。
表３および表４より、電源ONおよびログオンともに動の高速化とネットワーク転送量の削減を実現している。

単独起動よりも同時起動の方が時間を要していることがそこで、地球環境科学部端末にて、キャッシュヒット率わかる。ネットブート方式ではサーバとの通信が発生すと起動速度の関係を検証した。

るため、複数台が同時に起動するとサーバおよびネット

キャッシュヒット率とは、端末がローカルストレージワーク輻輳により、端末によって起動時間にばらつきがに保存しているイメージキャッシュが、起動時にどれほ生じる。

ど使用されたかという割合を示す数値であり、この数値

表３より、単独起動時で比較すると、CO-Colorsが約が高いほどネットワーク転送より高速に起動可能である。

42秒で認証画面が表示されているのに対して、Z!BootOS

ここではキャッシュヒット率が97.2%と40.9%の端末で、は73-81秒かかっており、CO-Colors の起動の速さが確起動速度の比較を行った。

認できた。しかし、ログオン時間を比較すると、CO-キャッシュヒット率97.2%の場合、電源ON時間が38

Colorsが 約68秒、Z!BootOSが23-26秒 と 逆 にZ!BootOSの秒、ログオン時間が80秒、ネットブートサーバからの転方が高速であるという結果となった。これは、全学教育送量が0.13GBとなった。一方、キャッシュヒット率が

表３

PC １台での起動時間の計測実験結果

ブート方式

CO-Colors

対象教室

３号館

電源ON
ログオン

表４

Z!BootOS
A103

RILLFore

１回目

4373

77

２回目

4276

81

１回目

69

23

25

２回目

68

25

26

３号館、A103は授業で使用する端末、RILLForeはオープン端末での実験である。起動時間の単位は秒である。

PC30台同時起動での起動時間の計測実験結果

ブート方式

CO-Colors

対象教室

３号館

電源ON
ログオン

Z!BootOS
A103

RILLFore

１回目

38-45

75-11096-120

２回目

40-43

87-11381-118

１回目

80-480

30-50

41-47

２回目

78-30041-12335-41

３号館、A103は授業で使用する端末、RILLForeはオープン端末での実験である。起動時間の単位は秒であり、（最初に起動したPC）－（最後に起動したPC）の秒数で表記している。

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立正大学におけるICT教育環境に関する検討と地球環境科学部ICT教育環境構築事例（青木・山下・菅野）

40.9%の場合、電源ON時間が45秒、ログオン時間が480化することにより、サーバリソースの共有が可能になり、秒、ネットブートサーバからの転送量が2.70GBとなっ運用コストの削減が見込める。また、冗長化構成になるた。実験結果から、キャッシュが十分に確保されていることにより耐障害性の向上が期待される。なお、基盤を状態であれば起動速度、特にログオン時間が短縮され、統一するための具体的な構成については、設計時に検討ネットワーク転送量も減少するため、アプリケーションする。の追加や更新、WindowsUpdateなどでイメージを更新した場合には、ユーザが利用を開始する前に何度かログオンを繰り返し、キャッシュを確保しておくことが重要であることがわかった。

４．４

管理性向上と障害復旧迅速化

CO-Colorsのイメージ管理画面は、直感的かつシンプルな操作で管理可能である。さらに、数百世代のイメージ管理が可能であり、過去のイメージに瞬時に、かつ何４

教育系システムリプレイスによる効果

４．
１

起動速度の改善

CO-Colorsを先行導入した地球環境科学部の端末では、度でもロールバックできるため、管理性の向上が期待される。現行のMAGICLASS Z!BootOS（第２世代）では、ネットブートシステムの運用を導入業者に全て委託しているため、障害発生時には業者への連絡、業者側の人員ドメイン参加し、AdobeCC・ArcGISなどの重いソフト調整などに時間がかかり、対応が遅れる傾向にある。専ウェアが導入されている。また、本学の教育系端末と同門知識の要らないCO-Colorsであれば、職員による対応等以上の遅延要因を持っているが、平均２分程度で起動が可能となり、迅速な障害復旧が期待される。

していた。地球環境科学部PCと端末室PCでは、導入時期・スペック・運用環境に違いがあるため正確な比較結果ではないものの、現行のMAGICLASS Z!BootOS（第２世代）よりも高速で起動可能となることが期待される。

５

おわりにネットブートシステムを含む全学教育系システムのリプレイスについては、詳細設計のフェーズに入ろうとし４．
２安定性向上ている。本リプレイスは2019年度中に完了し、2020年４現行のMAGICLASS Z!BootOS（第２世代）では、月から本番稼働する予定となっており、リプレイス完

ローカルのキャッシュからの起動時、異常電源断時に仮了後は学生や教職員がより快適に、安心して利用でき想ディスクがローカルHDDに残ってしまうことでディるICT教育環境が構築されることが期待される。一方で、スク容量を圧迫したり、授業で端末を一斉起動した際に地球環境科学部を含む全学でのサーバリソースなどの共何台かの端末が起動しない不具合が継続して発生してい有には課題も残されており、より詳細な検討が必要であた。現在はOSが正常に起動した際、「異常な状態にあるる。特に、クライアントの起動速度に関しては改善の余仮想ディスクを削除」することによりディスク容量の問地が多いため、既存のネットブート起動速度に関する研題は解消している。また、端末一斉起動時に何台かの端究［７, ８］を参考により快適な環境構築を継続していく必末が起動しない不具合については、パケットロスが原因要がある。

であることが判明しているが、ネットワークのパケットロスをゼロにすることは困難であるため、完全に安定し参考文献ているとはいえない。先にも述べた通り、先行導入した［１］安達和年，2014：ネットブート型シンクライアント

地球環境科学部では、CO-Colors でのキャッシュ不具合

シ ス テ ム に つ い て， 国 士 舘 大 学 紀 要 情 報 科 学，Vol.35，やパケットロス等による起動時の不具合は報告されていないため、MAGICLASS Z!BootOS（第２世代）から「CO-Colors」に変更することで、起動時の安定性向上が期待できる。

pp.36-41.
［２］上田浩・喜多一・森幹彦・石井良和・外村孝一郎・植木徹・上原哲太郎・梶田将司，2012：ネットブートとデス
クトップ仮想化を採用した京都大学の教育用端末系の構築：TCO削減を目指して，インターネット運用技術とシンポジウム2012 論文集，pp.47-54.

４．
３

運用コスト削減

先行導入した地球環境科学部のネットブートサーバと、リプレイスで導入予定のネットブートサーバをクラスタ
78［３］大山牧子・松田岳士，2018：アクティブラーニングにおけるICT活用の動向と展望，日本教育工学会論文誌42（３），pp.211-220.

地球環境研究，Vol.22（2020）［４］佐々木茂・盛拓生・荒井正之・鈴木崇，2018：大学の［８］浜元信州・三河賢治・青山成義，2011：教育用パソコ

多様なコンピュータ環境におけるサーバサイド演習環境

ンのネットワークブート起動時間に影響を与える要因の評の構築と運用，情報処理学会第80回全国大会講演論文集，pp.375-376.

価．学術情報処理研究，Vol.15，No.1，pp.46-52.
［９］前田香織・末松伸朗・北村俊明，2015：大学における［５］柴田啓司，2019：新情報システムの概要，富山大学総合情報基盤センター広報，Vol.16，pp.2-5.
［６］中山貴夫・宮下健輔，2016：京都女子大学におけるサーバ仮想化基盤の構築，情報処理学会研究報告，Vol.42，No.42，pp.1-5.

クラウド前提の学術情報基盤への移行と分析，情報処理学
会論文誌，Vol.57，No.3，pp.948-957.
［10］立正大学情報基盤センター情報システム課，2018：2019年度教育研究システム提案依頼書，pp.2-4．
［11］CO-Colors導 入 事 例，https://www.co-conv.jp/case/，［７］八田直樹・丸山仲・松川正義・西村浩二・相原玲二，
2012：ネットブート環境における読み込みキャッシュ機能

2019年12月10日参照.
［12］MAGICLASS Z!BootOS，https://www.fujitsu.com/の改善による起動時間短縮の試み，情報処理学会研究報告，

jp/solutions/industry/education/campus/information/

Vol.16，No.13，pp.1-6.

zbootos/，2019年12月10日参照.

Study on ICT Education Environment at Rissho
University and Example of System Updates at Faculty ofGeo-Environmental Science.
AOKI Kazuaki＊ , YAMASHITA Michinori＊ , SUGANO Toshifumi＊＊
Faculty of Geo-Environmental Science, Rissho University
Center of Information Environment Infrastructure, Rissho University＊＊＊

Abstract：
Computer classrooms and network systems are indispensable for supporting university life for students andpaperwork for staffs in the university. To construct the ICT environment that meets the needs of users, suchas the diversication of PC environments and the introduction of BYOD, is a serious issue. The construction andimprovement of the ICT education environment systems is an ongoing issue at Rissho University, and the system
update is scheduled for 2019. In this paper, we discuss the current status and issues of ICT education environments
including netboot thin clients for the aim of improving convenience and manageability, and introduce the system
update of the Faculty of Geo-Environmental Science, Rissho University.
Key words： ICT Education Environment, Cloud Computing, Computer Classroom, Netboot System, Thin Clients

79