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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 午前Ⅱ 問1 スループットの計算
ネットワークの最大スループットを求める計算問題です。RTTとウィンドウサイズの関係を理解し、単位変換を正確に行うことが正解への鍵となります。
TCPのウィンドウ制御において、ウィンドウサイズが64kバイト、ラウンドトリップタイム（RTT）が100ミリ秒のとき、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/秒とし、パケットの送出遅延などは無視できるものとする。
【解説】
TCPのスループット（単位時間あたりのデータ転送量）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」と、送信開始からACK受信までの時間である「RTT」によって決まります。
計算のプロセスは以下の通りです。
単位をビットに変換する ウィンドウサイズが64kバイトなので、ビット単位に換算します。 $$64 \text{ kByte} = 64 \times 1,000 \times 8 = 512,000 \text{ bits}$$
RTTを秒単位に変換する $$100 \text{ ms} = 0.1 \text{ s}$$
スループットを算出する 1回のRTT（0.1秒）ごとにウィンドウサイズ分（512,000ビット）のデータを送れるため、1秒間あたりの転送量は以下の式で求められます。 $$スループット = \frac{512,000 \text{ bits}}{0.1 \text{ s}} = 5,120,000 \text{ bps}$$
Mビット/秒に変換する $$5,120,000 \text{ bps} = 5.12 \text{ Mbps}$$
sequenceDiagram
participant S as 送信側
participant R as 受信側
Note over S: ウィンドウサイズ(64kB)分を連続送信
S ->> R: データ送信開始
R -->> S: 100ms後(RTT)にACK到達
Note over S: 次のウィンドウを送信可能に
Note over S,R: スループット = ウィンドウサイズ / RTT
【選択肢の吟味】
| 選択肢 | 判定 | 解説 |
|---|---|---|
| 5.12 | 正解 | 上記計算プロセスの通り、5.12 Mbpsとなります。 |
| 1.28 | 不正解 | ウィンドウサイズを16kバイトとして計算した場合などの誤りです。 |
| 12.8 | 不正解 | RTTやビット換算の桁数を誤った場合に導出される数値です。 |
| 51.2 | 不正解 | RTTを10ミリ秒と誤認するか、バイト・ビット変換を誤った数値です。 |
【ポイント】
スループット計算の基本式：$Throughput = \frac{Window Size}{RTT}$
単位の注意：通信分野では $1k = 10^3$、$1M = 10^6$ として計算する。
バイトからビットへの変換（$\times 8$）を忘れないこと。
