計算機ネットワーク (2025 年度前期)

インターネットという言葉を、 その語源である Internet という語句にもとづいて、 説明しなさい。

以下の問いに答えなさい。ただし、解答は、回線交換方式とパケット交換方式の二択である。

• ア. 通信品質が優れているのはどちらの方式であるか?
• イ. 通信資源を効率的に利用できるのはどちらの方式であるか?
• ウ. 障害への耐性を有しているのはどちらの方式であるか?
• エ. 事前に回線を確保した上でデータを転送するのは、どちらの方式であるか?

解答の根拠を説明できることが望ましい。

以下の文は、OSI 7 階層モデルにおけるいずれかの層の役割を説明している。 各文の説明に合致する層の名称を答えなさい。

• ア. エンドツーエンド間でのデータ転送をになう
• イ. 高信頼・高効率なデータ転送をになう
• ウ. 隣接する通信機器間でのデータ転送をになう

(講義資料を参照すればよいので) 省略。

• ア. 回線交換方式
• イ. パケット交換方式
• ウ. パケット交換方式
• エ. 回線交換方式

• ア. ネットワーク層
• イ. トランスポート層
• ウ. データ・リンク層

(講義内で説明した) リンク層の役割を説明しない。

以下の 1. 〜 3. に示すビット列それぞれに対して、 偶数パリティによる単一ビットパリティ検査に従いながら、 ビット誤りが発生しているかどうかを答えなさい。 ただし、次の二つを仮定する。 (i) 冗長ビットが付与される位置はビット列の末尾である; (ii) ビット誤りは高々 1 ビットしか発生しない、 つまり、複数ビットのビット誤りは同時に発生しないものとする。

1. 11010011
2. 00100100
3. 11101110

誤り訂正のために 8 ビットあたりに一つの冗長ビットを付与すると仮定する。 このとき、256 ビットから成るビット列に付与される冗長ビット数を 答えなさい。

単一ビットパリティ検査は、 複数ビットでビット誤りが同時に発生した場合には、 その誤りを検出できない理由を、 例を用いながら、説明しなさい。

(講義資料を参照すればよいので) 省略。

1. 誤りが発生している
2. 誤りは発生していない
3. 誤りは発生していない

32 ビット

元々のビット列を 00100010 とする。 よって、冗長ビットが付与された後のビット列は 001000100 である。 仮に、1 ビット目と 2 ビット目でビット誤りが発生したとすると、 誤りが発生した後のビット列は 111000100 である。 このとき、 ビット列 111000100 において 1 が出現する回数は偶数であるため、 誤りが発生しているにもかかわらず、 誤りが発生していることを検出できない。

メディアアクセス制御 (MAC) に求められる要件を挙げなさい。

スロット化 ALOHA の伝送効率は Pure ALOHA の 2 倍となる理由を、 フレーム衝突が発生する期間にもとづいて、 説明しなさい。

CSMA によって ALOHA よりフレームの衝突を回避できる理由を説明しなさい。

Pure ALOHA の伝送効率が \(S = G e^{-2G}\) で与えられる理由を説明しなさい。 ここで、 \(G\) は、ポアソン分布に従う (フレーム時間あたりの) フレーム生成レートである。 また、フレームの大きさは等しいことを仮定している。

複数の端末によって共有されるリンクを、フレーム同士の衝突を回避しながら、 効率的に利用すること。

Pure ALOHA において、 あるフレームと他のフレームが衝突しないようにするには、 2 フレーム時間を確保しなければならない。 一方、スロット化 ALOHA は、フレームを送る時点をスロットの先頭のみに限定しているため、 フレームの衝突が発生する期間は高々 1 フレーム時間である。 よって、衝突が発生する期間が半減していることから、 スロット化 ALOHA の伝送効率は 2 倍となる。

搬送波検知によってチャネル (リンク) が使用されていることを検知した場合には、 フレームの送信を見送るから。

以下のページを参照されたい。

https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet#Pure_ALOHA

手元で保有しているスマートフォンやノート PC (の NIC) に割り当てられている MAC アドレスを確認しなさい。

演習 1 で得た MAC アドレスからその NIC の製造元 (ベンダー) を調べなさ い。

ある LAN において、ホスト A がホスト B にフレームを送る、という状況を 考える。この時に、ホスト A は、宛先となるホスト B の IP アドレスを知っ ているが、ホスト B の MAC アドレスを知らないものとする。ここで、ARP に よって、ホスト A がホスト B の MAC アドレスを得る手順を説明しなさい。

• スマートフォンの場合

  省略

• Linux が動作する PC の場合

  > ifconfig
  

• Windows が動作する PC の場合

  Windows Power Shell で以下のコマンドを実行すればよい。

  > ipconfig /all
  

例えば、

MA:CV:en:do:rs
https://macvendors.com

で検索すればよい。

1. ホスト A は、ホスト B の IP アドレスを含めた ARP クエリを LAN 内に ブロードキャストする。
2. 1. による ARP クエリをホスト B が受け取ると、ホスト B は、ARP クエ リの送信元であるホスト A に、自身の MAC アドレスをユニキャストで応 答する。
3. ホスト B による応答を受け取ると、ホスト A は、ホスト B の IP アドレ スと MAC アドレスとの対応を知ることができる。

以下に示す (単純な) ネットワークを考える。 以下の図において、 数字はルータを表しており、 数字間を結ぶ実線はリンクを表している。

1 ----- 2
| \     | \
|   \   |  5 --- 6
|     \ | /
3 ----- 4

ここで、ルータ 1 に、宛先をルータ 6 とするパケットが到着したものとする。 このとき、このパケットが経路 1, 4, 5, 6 を通過されるように、 関係するルータの経路制御表を記述しなさい。 経路制御表における宛先アドレスと次ホップは、簡略化した表現として、 ルータの記号で表記しなさい。

(何らかの有線/無線 LAN に接続している) スマートフォンやノート PC (の NIC) に割り当てられている IP アドレスを確認しなさい。

下記の表は、あるルータにおける経路制御表を示している。

01111111 00001010 0010**** ******** 1
01111111 00001010 00101*** ******** 2
01111111 00001010 001011** ******** 3
デフォルト 4

このルータに、ア. 〜 ウ. に示す、 宛先 IP アドレスを有するパケットが到着したときに、 パケットが転送される出力ポートの番号を答えなさい。 ただし、ルータは、 パケットの転送先を決定する上では、 最長プレフィックス一致に従うものとする。

• ア. 01111111 00001010 00101101 00001000
• イ. 01111111 00001010 00100101 01001100
• ウ. 01111111 00001010 01101101 10000001

講義資料における p.6 を参照すればよいので省略。

https://www.ins.tl.fukuoka-u.ac.jp/~nakamura/lecture/comnet/2025/index.html#10-4-1 と同様である。

• ア. ポート 3
• イ. ポート 1
• ウ. ポート 4

インターネットのルーティングを説明した以下の文章における空欄にあてはま る適切な語句を答えなさい。

• インターネットのルーティング (経路制御) は、[ ア ] 内ルーティングと [ ア ] 間ルーティングとに大別される。
• [ ア ] 内ルーティングを実現する代表的なプロトコルは [ イ ] である。[ イ ] は [ ウ ] 型ルーティングを採用している。[ イ ] によって経路を決 定する大まかな流れは、ルータ間で [ ウ ] の広告を反復することでネット ワーク全体のトポロジを構築し、(何らかの基準に従って) トポロジ上での 最適な経路を求める、というものである。
• 一方、[ ア ] 間ルーティングを実現する代表的なプロトコルは [ エ ] で ある。[ エ ] は [ オ ] 型ルーティングを採用している。[ エ ] によって 経路を決定する大まかな流れは、宛先までの AS 経路を徐々に広告すること である。

(任意のプログラミング言語で) ダイクストラ法を実装しなさい。

(講義資料を参照すればよいので) 省略。

TBD