平成27年度秋期問32テクノロジ系

基本情報平成27年度秋期問32：テクノロジ系に関する問題

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。

a各ノードに論理的な順位付けを行い, 送信権を順次受け渡し, これを受け取ったノードだけが送信を行う。
b各ノードは伝送媒体が使用中かどうかを調べ, 使用中でなければ送信を行う。和突を検出したらランダムな時間経過後に再度送信を行う。正答
c各ノードを環状に接続して, 送信権を制御するための特殊なフレームを巡回させ, これを受け取ったノードだけが送信を行う。
dタイムスロットを割り当てられたノードだけが送信を行う。

正答：B各ノードは伝送媒体が使用中かどうかを調べ, 使用中でなければ送信を行う。和突を検出したらランダムな時間経過後に再度送信を行う。

AI解説（初心者・標準・上級）

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初心者向けまずはここから。やさしく要点を解説

答えは b「通信路が空いているか調べて、空いてれば送信。衝突したらランダム時間待って再送信」です。

CSMA/CDは「話す前に周りを聞いて、ぶつかったらしばらく待つ」方式。

たとえば授業中、みんなが「先生、質問！」と言いたいとき、周りが話してないか確認してから話し始めますよね。同時に話し始めて声が重なったら、しばらく黙って違うタイミングで再挑戦します。

👉 覚え方：CSMA/CD＝CS（聞いて）+ MA（みんなで使う）+ CD（衝突検出）＝聞いて話して衝突したら再挑戦。

ほかの選択肢：a 順位付け→トークンパッシング／c リング状→トークンリング／d タイムスロット→TDMA。

標準試験対策の基準レベル

なぜこれが正解か

正解は b。CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）は、(1) キャリアセンス：送信前に伝送媒体が使用中か確認、(2) 多重アクセス：複数ノードで共有、(3) 衝突検出：送信中に衝突を検知したら停止しランダム時間（バイナリ指数バックオフ）待機後に再送、というアルゴリズムで動作する。Ethernet（IEEE 802.3）の伝統的MACプロトコル。

各選択肢の解説

a 誤り：論理的順位付けと送信権の受け渡しはトークンパッシング（トークンバス：IEEE 802.4）。
c 誤り：環状接続＋特殊フレーム巡回はトークンリング（IEEE 802.5、FDDI）。
d 誤り：タイムスロット割当はTDMA（Time Division Multiple Access）。携帯電話やWi-Fi PCFで使用。

覚え方・ひっかけ注意

メディアアクセス制御方式の分類：

コンテンション型（争い）：CSMA/CD（Ethernet）、CSMA/CA（無線LAN）
トークン型（順番制）：トークンバス、トークンリング、FDDI
時分割型（タイムスロット）：TDMA、SDMA

「衝突検出＝CSMA/CD（有線）／衝突回避＝CSMA/CA（無線）」の使い分けが頻出ひっかけ。

上級誤答論破・背景理論まで深掘り

理論的背景

CSMA/CDはBob Metcalfe（Xerox PARC）が1973年に発明したEthernetの基盤プロトコル。IEEE 802.3として標準化（1983年）。動作：(1) 伝送路アイドル確認、(2) 送信開始、(3) 衝突検出時はジャム信号送出（他ノードに衝突通知）、(4) バイナリ指数バックオフで再送待機時間決定（再送回数nの2^n−1から乱数選択、最大16回で諦め）。

実務での使われ方

現代Ethernetの進化：

半二重→全二重：スイッチ接続による全二重化でCSMA/CDは事実上不要に（衝突発生しない）。1000BASE-T以降は全二重前提
CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）：無線LAN（IEEE 802.11）で採用。RTS/CTS（Request to Send/Clear to Send）と隠れ端末問題対策
DCF/PCF：802.11のMAC方式。DCF（分散制御）はCSMA/CA、PCF（集中制御）はポーリング
EDCA：802.11e（QoS対応）でアクセス優先制御

衝突ドメインと衝突確率の関係：ネットワーク負荷率（utilization）と効率の関係はBeranekの法則で議論。Ethernet効率の理論限界は約95%。

試験での位置づけ

ネットワーク分野の頻出論点。基本情報・応用情報・ネットワークスペシャリストで毎期出題。OSI参照モデル第2層（データリンク層）のMAC副層に該当する。スイッチング技術・VLAN・STPと併せて学ぶ。

選択肢の発展補足

トークンパッシング（a・c）：衝突がなく確定的アクセス時間が保証されるため、リアルタイム性が必要な工場制御で採用（IEEE 802.4・FDDI）。現在はEtherCAT・PROFINET等の産業用Ethernetに置換。
TDMA（d）：携帯電話（GSM・2G）、衛星通信、Wi-Fi PCFモードで使用。同期型でクロック精度が要求される。
関連技術：CSMA/CR（Carrier Sense Multiple Access with Collision Resolution）：CAN（Controller Area Network、自動車用）で採用。アービトレーションで衝突回避。
最新動向：5G・6Gでは無線アクセス方式がOFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）に移行。NOMA（非直交多重アクセス）も研究中。Wi-Fi 6/7も同様にOFDMA採用。

出典・引用について

出典：IPA（情報処理推進機構）公式基本情報技術者試験平成27年度秋期問32／公的機関配布資料につき出典明記の上引用。解説は合格ナビによる独自AI解説です。