平成30年度 秋期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問1 スループットの計算

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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。

平成30年度 秋期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問1 スループットの計算

ネットワークの伝送能力とウィンドウサイズの相関を問う計算問題である。往復遅延時間（RTT）に基づくデータ送出効率の算出が正解への鍵となる。

回線速度が100Mbps、伝送遅延（片道）が10ミリ秒のネットワークにおいて、TCPを用いたデータ転送を行う。ウィンドウサイズが32kバイトであるとき、理論上の最大スループット（Mbps）は幾らか。ここで、1kバイトは1,000バイトとし、ACKは直ちに返されるものとする。また、パケットオーバーヘッドは無視してよいものとする。

ア 6.4 イ 12.8 ウ 25.6 エ 51.2

【解説】

TCPにおける理論上の最大スループットは、送信側がACK（確認応答）を待たずに送信できるデータの総量（ウィンドウサイズ）を、往復遅延時間（RTT: Round Trip Time）で割ることで求められます。

1. 往復遅延時間（RTT）の算出 問題文では片道の伝送遅延が10ミリ秒と指定されているため、往復ではその2倍となります。 $$RTT = 10 \text{ ms} \times 2 = 20 \text{ ms} = 0.02 \text{ 秒}$$

2. ウィンドウサイズのビット変換 スループットの単位「Mbps」に合わせるため、バイト単位をビット単位に変換します。 $$\text{Window Size} = 32 \text{ kByte} = 32,000 \text{ Byte}$$ $$32,000 \times 8 \text{ bits} = 256,000 \text{ bits}$$

3. スループットの計算 $$T = \frac{\text{Window Size}}{\text{RTT}}$$ $$T = \frac{256,000 \text{ bits}}{0.02 \text{ 秒}} = 12,800,000 \text{ bps}$$ $$12,800,000 \text{ bps} = 12.8 \text{ Mbps}$$

sequenceDiagram
    participant S as 送信側
    participant R as 受信側
    Note over S: ウィンドウサイズ分(32KB)を連続送信
    S ->> R: データ送信 (10ms)
    R -->> S: ACK返送 (10ms)
    Note over S: 1サイクル完了 (計20ms)

【選択肢の吟味】

選択肢 判定 解説
ア 誤り 片道遅延（10ms）のみで計算した場合の値（256,000 / 0.01 = 25.6）のさらに半分であり、計算根拠が不明です。
イ 正解 上記の計算通り、RTT（20ms）とウィンドウサイズのビット換算に基づき算出された正確な値です。
ウ 誤り RTTではなく片道の遅延時間（10ms）を用いて計算した場合、この値になります。
エ 誤り ウィンドウサイズを32,000ではなく、回線速度（100Mbps）から逆算しようとした場合などに現れる数値ですが、本問の制約とは合致しません。

【ポイント】

  • RTTの考慮：TCPスループットの計算では、必ず片道遅延ではなく往復時間（RTT）を用いる。

  • 単位変換の徹底：k（キロ）が1,000か1,024か、およびByteからbitへの変換（8倍）を問題文の指示に従って正確に行う。

  • BDP（帯域遅延積）：理論上の最大効率を得るには、ウィンドウサイズを「回線速度 × RTT」以上に設定する必要がある。

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