データ通信と制御

要点と定義

ネットワークでは、媒体への送信機会を制御する仕組み、データを届ける宛先、伝送にかかる時間や誤りの割合を分けて考えます。メディアアクセス制御は、共有媒体でデータを送受信する方法などを定めます。

CSMA/CDは、送信前に媒体の使用状況を調べ、空いていれば送信し、送信中に衝突を検出したら中止して、ランダムな時間待ってから再送する方式です。伝搬遅延があるため、送信前に媒体が空いていても、別の端末との衝突を防ぎきれません。衝突による再送が増えると、データ送信に使える時間が減ってスループットが低下します。過去の出題で扱った補足として、共有媒体を使う半二重通信では衝突を検出できます。全二重のスイッチ接続では衝突が起きないため、通常はこの方式を使いません。

ビット誤り率は、誤りビット数を送信したビット数で割った割合です。送信速度をビット毎秒、観測時間を秒で表せば、送信ビット数は速度と時間の積です。過去の出題で扱った補足として、平均誤り間隔と伝送速度から誤り率を求める計算があります。

異なるLANへの通信では、イーサネットフレームの宛先MACアドレスは、その区間で次に中継するルータのインタフェースを示します。IPデータグラムの宛先IPアドレスは最終宛先を示します。過去の出題で扱った補足として、この二つの宛先の役割の違いが問われています。

マルチキャストは、特定のグループに属する複数の受信先へ届ける方式です。全端末に届けるブロードキャストや、個別の宛先への送信とは配送範囲が異なります。過去の出題で扱った補足として、RIP-2の経路更新情報を隣接ルータのグループへ通知する例があります。

パケットの送信時間は、パケットのビット数を回線速度で割って求めます。複数パケットの所要時間を比べるときは、送信間隔が両方に同じ回数だけ加わるかを確認します。過去の出題で扱った補足として、送信間隔を含めた総時間の差からパケット数を求める計算があります。

適用条件と例

CSMA/CDでは、離れた二つの端末がほぼ同時に媒体の空きを確認すると、どちらも送信を始め、信号が伝わる途中で衝突する場合があります。衝突した端末は送信を中断し、ランダムに待ってから再送します。時間枠を割り当てる方式や、トークンを受け取った端末だけが送信する方式とは、送信機会の決め方が異なります。過去の出題で扱った補足として、イーサネットのフレーム長はオクテット単位で扱われます。

計算例として、毎秒20メガビットの回線で2,000バイトのパケットを送ります。1バイトを8ビットとして、パケットは16,000ビットです。送信時間は16,000÷20,000,000秒、つまり0.0008秒です。これは回線に送り出す時間であり、伝搬時間や処理時間を含む総遅延とは限りません。

誤り率の例では、観測中に2,000,000ビットを送り、誤りが平均2ビットなら、誤り率は2÷2,000,000です。分母には、誤り数と同じ観測範囲の送信ビット数を使います。時間当たりの誤り頻度と誤り率は別の量です。

異なるLANへの通信では、ルータを越えるたびに、その区間の次の宛先に向けてフレームを作ります。IPの最終宛先と区間ごとのフレーム宛先を分けて考えます。マルチキャストでは受信対象がグループとして定まります。全端末向けのブロードキャストとは配送範囲が異なります。