平成31年度 春期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問1 CSMA/CD

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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31年度 春期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問1 CSMA/CD

イーサネットの基本であるCSMA/CD方式において、衝突発生時の制御手順と再送アルゴリズムの仕組みを的確に把握することが正解への鍵です。

【問題】 CSMA/CD 方式の LAN において、衝突が発生したときの動作として、適切なものはどれか。

ア　各ノードは、衝突を検知すると直ちにデータの送信を中断し、一定時間経過後にデータを再送する。 イ　衝突を検知したノードは、ジャム信号を送信することによって、ネットワーク上の全ノードに衝突の発生を知らせる。 ウ　衝突を検知したノードは、データの送信を中断し、ハブからの再送指示を待つ。 エ　ネットワーク上の全ノードは、衝突を検知すると、送信中のデータを破棄し、あらかじめ決められた優先順位に従ってデータを再送する。

【解説】 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）は、初期のイーサネット（10BASE-5/10BASE-Tなど）で利用されていたアクセス制御方式です。

  1. Carrier Sense（搬送波感知）: 送信前に回線が空いているか確認する。

  2. Multiple Access（多重アクセス）: 複数のノードが1つの伝送路を共有する。

  3. Collision Detection（衝突検知）: 同時送信によるデータの衝突を検知する。

衝突を検知した場合、ノードは直ちに「ジャム信号」を送信します。これは、衝突が発生したことを他のすべてのノードに確実に認識させるための短い信号です。その後、各ノードは「指数関数的バックオフアルゴリズム」に基づき、ランダムな時間待機してから再送を試みます。待機時間の計算式は以下の通りです。

$$T = r \times \text{SlotTime}$$ （$r$ は $0 \le r < 2^k$ の範囲の乱数、$k$ は衝突回数）

graph TD
    A["送信開始"] --> B{"回線空き?"}
    B -- No --> B
    B -- Yes --> C["データ送信"]
    C --> D{"衝突検知?"}
    D -- No --> E["送信完了"]
    D -- Yes --> F["ジャム信号送信"]
    F --> G["ランダム時間待機"]
    G --> B

【選択肢の吟味】

選択肢 判定 解説
ア × 「直ちに中断し、一定時間経過後」という表現ではジャム信号の送信が欠落しており、不十分です。
イ 正解 衝突を全ノードに通知するためにジャム信号を送出する動作は、CSMA/CDの規定通りです。
ウ × CSMA/CDは自律分散型の制御であり、ハブなどの集中管理装置からの再送指示は存在しません。
エ × 再送タイミングはランダム（バックオフ）であり、固定の優先順位に基づくものではありません。

【ポイント】

  • ジャム信号: 衝突をネットワーク全体に通知するための信号。

  • バックオフ: 衝突後の再送待ち時間をランダムに決定し、再衝突を避ける仕組み。

  • CSMA/CDの衰退: 現在の全二重スイッチングハブ環境では衝突が発生しないため、この方式は論理的な概念に留まっています。

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