基本情報 令和元年度 秋期 問31：テクノロジ系に関する問題

答えは b です。

CSMA/CDは「みんなで1本の線を使うけど、同時にしゃべったらぶつかるから工夫する」方式。

やり方：

1. 線が空いてるか聞き耳を立てる（Carrier Sense）

2. 空いてたらしゃべる

3. 誰かとぶつかったらしばらく黙って、ランダム時間後に再送

👉 覚え方：CSMA/CD＝聞いて・しゃべって・ぶつかったら待つ。

ほかの選択肢：a 順番に送信権を渡す＝トークンパッシング／c 環状＋特殊フレーム＝トークンリング／d タイムスロット＝TDMA。

なぜこれが正解か

正解は b。CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）は、各ノードが伝送媒体の使用状況を確認（搬送波検知）し、空いていれば送信、衝突を検出したらランダム時間待機後に再送信する。古典的Ethernet（10BASE-T以前、特に同軸／半二重）で採用された。

各選択肢の解説

• a 論理的順位付け＋送信権受渡し：トークンパッシング（IBMトークンリング、FDDI等）。
• c 環状接続＋特殊フレーム巡回：トークンリング。
• d タイムスロット割当：TDMA（Time Division Multiple Access）。携帯通信規格GSMなど。

覚え方・ひっかけ注意

メディアアクセス制御方式：

• CSMA/CD：Ethernet（古典）、衝突検出
• CSMA/CA：無線LAN（Wi-Fi）、衝突回避（事前予約）
• トークンパッシング：トークンリング、FDDI
• TDMA／FDMA／CDMA：移動体通信

「聞いてから話す＋衝突検知＝CD」「聞いてから話す＋衝突回避＝CA」のCD／CA区別が頻出。

理論的背景

CSMA/CDはIEEE 802.3規格として標準化された伝統的Ethernetのメディアアクセス方式。動作詳細：

1. 搬送波検知（CS）：媒体が空くまで待機

2. 送信開始：媒体が空いたら送信

3. 衝突検知（CD）：送信中も媒体監視。電圧異常（重畳）で衝突検知

4. ジャム信号：衝突検知後、全ノードへジャム信号送信（48bit）

5. バックオフ：バイナリ指数バックオフ（BEB：Binary Exponential Backoff）でランダム時間待機。n回目衝突なら0〜2^n−1スロット時間のランダム待機

6. 再送：最大16回まで再送、超えると上位層へエラー通知

現代Ethernetでの位置づけ

• 半二重通信：CSMA/CD必須。同軸ケーブル、初期ハブ環境
• 全二重通信：送信・受信が独立、衝突発生せずCSMA/CD不要
• スイッチドEthernet：レイヤ2スイッチで衝突ドメインを各ポートに分離。実質CSMA/CDは無効化
• 現代の100Gbps／400Gbps Ethernet：全二重専用、CSMA/CDは規格上残存も無意味

無線LAN（CSMA/CA）との違い

• 無線では衝突検知が物理的に困難（送受信同時不可、隠れ端末問題）
• CSMA/CA：事前にRTS／CTS（Request To Send／Clear To Send）で予約
• IFS（Inter Frame Space）：SIFS／DIFS／PIFSの優先度設定
• バックオフタイマー：競合解消

実務での使われ方

• レガシー環境：旧10BASE-2/5、初期10BASE-Tハブ
• 教育・規格理解：CSMA/CDは原理理解の基礎として残存
• シミュレーション：NS-3、OMNeT++での性能評価
• 現代運用：実質的にスイッチドEthernet＋全二重で衝突は発生しないが、規格上はサポート

試験での位置づけ

基本情報・応用情報のネットワーク分野で必出基礎。ネットワークスペシャリスト試験では半二重／全二重、衝突ドメイン／ブロードキャストドメイン、L2スイッチ動作、STP（Spanning Tree Protocol）等と絡めて深掘り。

選択肢の発展補足

トークンパッシング方式のIBMトークンリング（IEEE 802.5）、FDDI（光リング）は確定的アクセスを提供し、リアルタイム性が要求される産業用通信（PROFIBUS、ControlNet）で発展。TDMA／FDMA／CDMAは移動体通信の多元接続技術で、CDMA（IS-95、cdmaOne）は2G／3G時代、OFDMA（直交周波数分割多元接続）は4G LTE／5Gで主流。これらメディアアクセス方式の進化は、有線→無線、共有媒体→スイッチド、固定割当→動的予約の3軸で整理すると体系的に理解できる。