応用情報技術者 2018年秋期午前2 問31

問題文

2台の端末と2台のレイヤ3スイッチが図のように LANで接続されているとき、端末Aがフレームを送信し始めてから、端末 Bがそのフレームを受信し終わるまでの時間は、およそ何ミリ秒か。　〔条件〕　フレーム長：1,000バイト　LANの伝送速度：100Mビット/秒　レイヤ3スイッチにおける1フレームの処理時間：0.2ミリ秒　レイヤ3スイッチは,1フレームの受信を完了してから送信を開始する。

選択肢

ア：0.24

イ：0.43

ウ：0.48

エ：0.64（正解）

2台の端末と2台のレイヤ3スイッチが接続されたLANの伝送時間計算【午前2 解説】

要点まとめ

結論：端末Aが送信開始してから端末Bが受信完了するまでの時間は約0.64ミリ秒です。
根拠：フレーム長1,000バイトを100Mbpsで送信する時間と、2台のレイヤ3スイッチの処理時間（各0.2ms）、および3区間の伝送時間を合計します。
差がつくポイント：レイヤ3スイッチはフレーム受信完了後に送信開始するため、処理時間を加算し、伝送区間を正確に数えることが重要です。

正解の理由

端末Aから端末Bまでの経路は、端末A→レイヤ3スイッチ1→レイヤ3スイッチ2→端末Bの3区間のLAN伝送があり、それぞれ100Mbpsの速度です。
フレーム長1,000バイト＝8,000ビットなので、1区間の伝送時間は

8, 000 \div 100, 000, 000 = 0.00008

秒＝0.08ミリ秒。
レイヤ3スイッチは受信完了後に処理（0.2ms）を行い、その後送信開始するため、2台分の処理時間が加わります。
合計時間は、3区間の伝送時間（

3 \times 0.08 = 0.24

ms）＋2台の処理時間（

2 \times 0.2 = 0.4

ms）＝0.64ミリ秒となり、選択肢エが正解です。

よくある誤解

レイヤ3スイッチの処理時間を無視したり、伝送区間を2区間と誤認することが多いです。
また、処理時間を重複して計算する誤りも見られます。

解法ステップ

フレーム長をビット数に変換する（1,000バイト＝8,000ビット）。
1区間の伝送時間を計算する（ $8, 000 \div 100, 000, 000 = 0.08$ ms）。
端末Aから端末Bまでの伝送区間数を確認する（3区間）。
2台のレイヤ3スイッチの処理時間を合計する（ $0.2 \times 2 = 0.4$ ms）。
伝送時間と処理時間を合計して最終時間を求める（ $0.24 + 0.4 = 0.64$ ms）。

選択肢別の誤答解説

ア（0.24ms）：伝送時間のみ計算し、スイッチの処理時間を無視している。
イ（0.43ms）：伝送区間を2区間と誤認し、処理時間を1台分しか加算していない。
ウ（0.48ms）：伝送区間は3区間正しく計算したが、処理時間を1台分のみ加算している。
エ（0.64ms）：伝送区間3区間＋2台分の処理時間を正しく合計しているため正解。

補足コラム

レイヤ3スイッチはパケットを受信してからルーティング処理を行い、送信を開始するため遅延が発生します。
この遅延は「ストアアンドフォワード方式」と呼ばれ、伝送遅延に加えて処理遅延が加算される点がポイントです。
伝送速度やフレーム長、スイッチの処理時間を正確に把握し、合計遅延を計算する力が求められます。