<p><style_prompt: technical_expert_jp="">本記事は<strong>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）</strong>です。</style_prompt:></p> <h1 class="wp-block-heading">令和5年度 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問4 TCPのウィンドウ制御</h1> <p>TCPの転送効率を最大化するためのウィンドウサイズとスループットの関係性を理解し、帯域遅延積の概念を適用することが解法の鍵です。</p> <h3 class="wp-block-heading">【問題】</h3> <blockquote class="wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow"> <p>TCPのウィンドウ制御において、図のように送信側がパケットを連続して送信し、受信側からの確認応答（ACK）を待つ。パケットの往復時間を $RTT$、ウィンドウサイズを $W$、回線速度を $V$ としたとき、パケットを隙間なく連続して送信し続け、回線帯域を最大限に利用するための条件はどれか。ここで、パケットの送信遅延時間は無視できるほど小さく、ACKのサイズも極めて小さいものとする。</p> <p>ア　$W \ge V \times RTT$ イ　$W \le V \times RTT$ ウ　$W \ge V / RTT$ エ　$W \le V / RTT$</p> </blockquote> <h3 class="wp-block-heading">【解説】</h3> <p>TCPのウィンドウ制御は、受信側からの確認応答（ACK）を待たずに送信できるデータのデータ量（ウィンドウサイズ）を調整することで、通信効率を高める仕組みです。</p> <p>回線帯域を最大限に利用（フルスループットを実現）するためには、<strong>最初のパケットに対するACKが届くまでの間、送信側がデータを送り続けられること</strong>が条件となります。</p> <ol class="wp-block-list"> <li><p><strong>帯域遅延積（BDP: Bandwidth-Delay Product）</strong>： 回線速度 $V$ と往復時間 $RTT$ の積 $V \times RTT$ は、ネットワークの「パイプ」の中に蓄積できる最大のデータ量を示します。</p></li> <li><p><strong>連続送信の条件</strong>： ウィンドウサイズ $W$ がこの帯域遅延積以上であれば、ACKを待つために送信を停止する「空き時間」が発生しません。</p></li> </ol> <p>$$W \ge V \times RTT$$</p> <div class="wp-block-merpress-mermaidjs diagram-source-mermaid"><pre class="mermaid"> sequenceDiagram participant S as 送信側 participant R as 受信側 Note over S,R: ウィンドウサイズ W S ->> R: パケット1 S ->> R: パケット2 S ->> R: パケットn R -->> S: ACK (パケット1に対して) Note over S: ACK受信時にまだWの範囲内で<br/>送信継続できれば帯域を使い切れる </pre></div> <h3 class="wp-block-heading">【選択肢の吟味】</h3> <figure class="wp-block-table"><table> <thead> <tr> <th style="text-align:left;">選択肢</th> <th style="text-align:center;">判定</th> <th style="text-align:left;">解説</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td style="text-align:left;"><strong>ア</strong></td> <td style="text-align:center;"><strong>正解</strong></td> <td style="text-align:left;">$W$ が帯域遅延積（$V \times RTT$）以上であれば、ACKが戻る前に送信が途切れないため正解。</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">イ</td> <td style="text-align:center;">誤り</td> <td style="text-align:left;">これではウィンドウサイズが不足し、ACK待ちによる待機時間が発生して帯域を使い切れません。</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">ウ</td> <td style="text-align:center;">誤り</td> <td style="text-align:left;">単位系が一致しません（ビット/秒 ÷ 秒 ＝ ビット/秒² となり、データ量にならない）。</td> </tr> <tr> <td style="text-align:left;">エ</td> <td style="text-align:center;">誤り</td> <td style="text-align:left;">ウと同様に単位系が不適切であり、ウィンドウ制御の理論とも合致しません。</td> </tr> </tbody> </table></figure> <h3 class="wp-block-heading">【ポイント】</h3> <ul class="wp-block-list"> <li><p><strong>ウィンドウサイズ</strong>：ACKなしで連続送信可能なデータ量。</p></li> <li><p><strong>帯域遅延積 (BDP)</strong>：回線を満たすために必要なデータ量 ($速度 \times RTT$)。</p></li> <li><p><strong>スループットの限界</strong>：$W / RTT$ が回線速度 $V$ を超えない限り、スループットは $W / RTT$ に制限される。</p></li> </ul>

sequenceDiagram
    participant S as 送信側
    participant R as 受信側
    Note over S,R: ウィンドウサイズ W
    S ->> R: パケット1
    S ->> R: パケット2
    S ->> R: パケットn
    R -->> S: ACK (パケット1に対して)
    Note over S: ACK受信時にまだWの範囲内で
送信継続できれば帯域を使い切れる