基本情報技術者 2019年 秋期 午前（科目A） 問31

CSMA/CD方式のLANに接続されたノードの送信動作として、適切なものはどれか。【午前2 解説】

要点まとめ

• 結論→CSMA/CDでは各ノードがまず伝送媒体のキャリアを確認し、空きなら送信を開始し衝突検出時はランダム待ちで再送します。
• 根拠→名称にある「Carrier Sense（媒体感知）」と「Collision Detection（衝突検出）」および「バックオフ」による再送が方式の本質であり、これを満たす記述が正答です。
• 差がつくポイント→トークン方式やスロット割当（順次送信権付与）と混同しないこと。CSMA/CDは分散的で衝突を許容し検出・回復する点が決定的な違いです。

正解の理由

よくある誤解

• 「CSMA/CDは衝突を起こさない方式」：実際は衝突を検出して対処する方式であり、衝突自体は発生します。
• 「現代のEthernetでは常にCSMA/CDが働く」：スイッチド・全二重環境では衝突が発生せずCSMA/CDは不要になる点を見落とす受験者が多いです。
• 「トークン方式やタイムスロット方式と混同する」：トークンリングやTDMAは送信権を順次与える方式で、CSMA/CDとは根本的に異なります。

解法ステップ

1. 問題のキーワードを抽出：「CSMA/CD」「送信前に媒体を調べる」「衝突検出」「ランダム時間で再送」など。
2. 各選択肢とキーワードを照合：トークンや環状、タイムスロットはCSMA/CDではないことを確認。
3. CSMA/CDの定義を思い出す：Carrier Sense（感知）、Multiple Access（多重アクセス）、Collision Detection（検出）とバックオフの存在を確認。
4. 最も一致する選択肢を選ぶ：媒体確認→送信→衝突検出→ランダム再送、を示す選択肢が正答。

選択肢別の誤答解説

• ア: 各ノードに論理的な順位付けを行い順次送信権を回すという記述はトークンパッシング（トークンリングやトークンバス）の説明でありCSMA/CDとは無関係です。
• イ: イ は媒体のキャリア感知、衝突検出、ランダム再送（バックオフ）を示しておりCSMA/CDの仕様に合致します。
• ウ: 環状接続で特殊フレーム（トークン）を巡回させる方式はトークンリングの説明であり、CSMA/CDではありません。
• エ: タイムスロットを割り当てて送信させるのはTDMAやスロット多重方式の説明で、CSMA/CDの「ランダムアクセスで衝突を検出して対処する」方式とは異なります。

補足コラム

• バックオフの具体的動作：Ethernetの古典的仕様では二進指数バックオフを用い、$k$ 回目の衝突後はランダムな整数 $r$ を $0$ から $2^{\min (k,10)}-1$ の範囲で選び、$r$ スロット分待ってから再送します（最大で $2^{10}-1=1023$ の範囲）。
• 最小フレーム長とスロット時間：衝突検出を確実にするためにEthernetでは最小フレーム長が64バイト、スロット時間は512ビットタイム（$=64$ バイト相当）という設計上の根拠があります。
• 現代のEthernet事情：スイッチ導入や全二重通信の普及により、ハブや共有媒体を前提としたCSMA/CDはほとんど使われなくなっていますが、プロトコルの概念理解はネットワーク基礎として重要です。
• 無線ではCSMA/CA：無線LAN（Wi‑Fi）は衝突検出が難しいためCSMA/CA（Collision Avoidance）を用います。これはCSMA/CDとは手法が異なります。

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