令和5年度 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問1 TCPスループットの計算
TCPのウィンドウ制御におけるスループットの理論限界を算出する問題。RTTとウィンドウサイズの関係から、時間あたりの最大送信量を導き出す。
通信速度 100Mビット/秒、往復遅延時間 (RTT) 10ミリ秒の回線において、TCPのウィンドウサイズを 64kバイトとしたとき、理論上の最大スループットは何Mビット/秒か。ここで、1kバイトは 1,000バイト、1Mビット/秒は $10^6$ビット/秒とする。
【解説】
TCPのスループット（理論上の最大転送速度）は、確認応答（ACK）を待たずに送信できるデータの最大量である「ウィンドウサイズ」を、往復遅延時間（RTT）で割ることで求められます。
ウィンドウサイズをビット単位に換算する 問題文より、ウィンドウサイズは 64kバイト、1kバイト = 1,000バイトです。 $$64 \times 1,000 \times 8 (\text{bit/byte}) = 512,000 \text{ bit}$$
スループットの計算 1回のRTT（10ミリ秒 = 0.01秒）ごとに、ウィンドウサイズ分のデータを送信できます。 $$\text{スループット} = \frac{\text{ウィンドウサイズ}}{\text{RTT}}$$ $$\text{スループット} = \frac{512,000 \text{ bit}}{0.01 \text{ s}} = 51,200,000 \text{ bps}$$
単位をMビット/秒に変換する $1 \text{ Mbps} = 10^6 \text{ bps}$ なので： $$51.2 \text{ Mbps}$$
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(512kbit)を送信
S ->> R: データ転送
R -->> S: ACK (確認応答)
Note over S,R: この往復が RTT (10ms)
Note over S: 次のウィンドウを送信可能
【選択肢の吟味】
| 選択肢 | 判定 | 解説 |
|---|---|---|
| ア 6.4 | 誤り | バイトからビットへの換算（8倍）を忘れた場合に導出される数値。 |
| イ 51.2 | 正解 | 上記計算の通り、ウィンドウサイズ(bit)をRTT(秒)で除算した結果。 |
| ウ 64.0 | 誤り | ウィンドウサイズの数値そのものに引きずられた誤答。 |
| エ 100.0 | 誤り | 回線物理速度の最大値だが、ウィンドウサイズによる制約を無視している。 |
【ポイント】
スループット計算の公式：$\text{Throughput} = \frac{\text{Window Size}}{\text{RTT}}$
単位換算の注意：バイト(B)とビット(b)の混同、k(キロ)が1000か1024かの指定確認。
物理帯域（100Mbps）は理論上の上限であり、計算結果がこれを超えることはない。
コメント