令和5年度 ネットワークスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問1 伝送遅延時間

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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試験 午前Ⅱ 問1 伝送遅延時間

CSMA/CD方式における衝突検出の仕組みと、フレーム送出時間と往復伝送遅延の関係を理解し、最大遅延時間を算出する計算問題。

CSMA/CD方式のLANにおいて，100Mビット/秒の伝送速度で，最短フレーム長が64バイトのとき，衝突を検出するために許容される最大の伝送遅延時間は何マイクロ秒か。ここで，衝突の検出はフレームの送出終了までに行われるものとする。

ア 1.28 イ 2.56 ウ 5.12 エ 10.24

【解説】

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）では、送信ノードがフレームを送り終える前に、最も遠い場所で発生した衝突の信号（ジャム信号）が自ノードに届く必要があります。

衝突を確実に検出するための条件は、以下の通りです。 「フレーム送出時間 $\ge$ 信号の往復伝送遅延時間（RTT）」

  1. 最短フレームの送出時間を計算する まず、64バイトをビット単位に変換します。 $$64 \text{ bytes} \times 8 = 512 \text{ bits}$$ 次に、100Mビット/秒（$100 \times 10^6$ bps）での送出時間を求めます。 $$T = \frac{512 \text{ bits}}{100 \times 10^6 \text{ bits/s}} = 5.12 \times 10^{-6} \text{ s} = 5.12 \text{ \mu s}$$

  2. 最大の伝送遅延時間を計算する 往復時間（RTT）が送出時間（5.12μs）以内であれば良いため、片道の最大伝送遅延を $\tau$ とすると： $$2\tau \le 5.12 \text{ \mu s}$$ $$\tau \le 2.56 \text{ \mu s}$$

したがって、最大の伝送遅延時間は 2.56μs となります。

sequenceDiagram
    participant "A as Node A"
    participant "B as Far Node"
    Note over A: Start Sending (t=0)
    A ->> B: Signal propagation
    Note over B: Collision occurs (t=τ)
    B -->> A: Collision signal returns
    Note over A: Detect Collision (t=2τ)
    Note right of A: Must be t <= 5.12μs

【選択肢の吟味】

選択肢 判定 解説
ア 誤り 往復遅延を計算に含めず、さらにその半分にした数値であり根拠が不明。
イ 正解 フレーム送出時間 5.12μs の半分（片道分）であり、計算結果と一致する。
ウ 誤り フレーム送出時間そのものの値。往復時間を考慮していない。
エ 誤り フレーム送出時間の2倍の値。衝突検出条件を逆転させている。

【ポイント】

  • 衝突検出の条件: フレーム送出完了までに、最も遠い地点からの衝突通知が到達すること。

  • 往復時間の考慮: 伝送遅延を考える際は、必ず「往復（2倍）」で計算する必要がある。

  • 単位変換の正確性: 100Mbps = $10^8$ bps、1バイト = 8ビットの換算をミスしないこと。

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