ネットワークスペシャリスト 2018年 午前2 問04

MTUの定義範囲【午前2解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 問題で問われているのは「MTUがどの層/どの部分の最大長を指すか」を把握すること。MTUはリンク層のペイロードに載る上位層の単位を表す。
2. イーサネットでのペイロードに載るのはIPパケット（＝IPヘッダ＋IPペイロード）であることを確認する。IPペイロードにはトランスポート層ヘッダ（TCP/UDPヘッダ）とデータが含まれる。
3. 各選択肢を比較し、「IPヘッダを含むか」「MACヘッダやFCSを含むか」を基準に除外する。
4. 「IPヘッダ＋TCPヘッダ＋データ」を示す ア を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア（IPヘッダ+TCPヘッダ+データ）
  正しい。MTUはリンク層ペイロードの最大長であり、その中身はIPパケット（IPヘッダを含む）だからです。
• イ（MACヘッダ+IPヘッダ+TCPヘッダ+データ）
  誤り。MACヘッダはリンク層のヘッダであり、MTUはその「上位」であるIPパケット長を指すため含まれません。
• ウ（MACヘッダ+IPヘッダ+TCPヘッダ+データ+FCS）
  誤り。FCSはリンク層のトレイラであり、MTUには含まれません（同様にMACヘッダも含まれない）。
• エ（プリアンブル+MACヘッダ+IPヘッダ+TCPヘッダ+データ+FCS）
  誤り。プリアンブルやSFDは物理層の同期情報であり、MTUの対象外です。

よくある誤解

• 「MTUはIPヘッダを除いたデータ長（MSSと同じもの）」と混同する誤解。MSS（Maximum Segment Size）はTCPが送るデータ部（IP/TCPヘッダを除いた部分）であり、MSS = MTU - IPヘッダ長 - TCPヘッダ長 です。MTU自体はIPヘッダを含みます。
• 「MACヘッダやFCSもMTUに含まれる」と考える誤解。これらはリンク層の付加情報で、MTUの計測対象ではありません。
• VLANタグや jumbo frame の影響を考慮しない誤解。802.1Qタグ（4バイト）やフレーム拡張は実務でMTU扱いに影響するため注意が必要です。

補足コラム

• 代表的なイーサネットの値：標準MTU = 1500 バイト（これはIPヘッダ＋IPペイロード＝1500）。イーサネットの物理フレーム長（MACヘッダ14B + payload + FCS4B）を含めると通常1518バイトになります（プリアンブル等を含めるとさらに増えます）。
• MSSの計算例（IP/TCPヘッダがそれぞれ20バイトの場合）: $$\text{MSS}=\text{MTU}-\text{IPヘッダ長}-\text{TCPヘッダ長}$$ 例: MTU=1500 → MSS = 1500 - 20 - 20 = 1460 バイト
• VLANタグ（802.1Q, +4B）はフレーム全体長を増やすため、リンク機器の取り扱いによっては有効MTUの調整が必要です。
• パス上の最小MTUを扱う概念に「Path MTU（PMTU）」があり、経路上の最小MTUを越えるパケットは分割（フラグメンテーション）や送信不可となるため注意します。