「AP過去問令和7年度春期午前問30」の版間の差分

2025年4月29日 (火) 23:17時点における最新版

問30(問題文)

　MTU(Maximum Transmission Unit)が 1,500バイトに設定されたIPv4ネットワークで、2,000バイトのデータをTCPを用いて送信するときに、二つ目に送信されるパケットに含まれるデータは何バイトか。ここで、TCPヘッダー長は20バイト、IPへッダー長は20バイト、イーサネットのヘッダー長とトレーラー長は、それぞれ14バイトと4バイトとする。また、データを複数パケットに分割して送信するときは、先に送信するパケットに格納できる上限までデータを含めて送信するものとする。

ア　500

イ　540

ウ　580

エ　598

回答・解説

　この問題では、MTU(Maximum Transmission Unit)が1,500バイトに設定されたIPv4ネットワークで、2,000バイトのデータをTCPを使用して送信する場合に、2番目に送信されるパケットに含まれるデータ量を求める問題です。条件として、TCPヘッダー長は20バイト、IPヘッダー長は20バイト、イーサネットのヘッダー長は14バイト、トレーラー長は4バイトとされています。

送信されるパケットの構造についての計算

最初のパケット

MTUは1,500バイトであり、これにはイーサネットのヘッダー(14バイト)とトレーラー(4バイト)、IPヘッダー(20バイト)、TCPヘッダー(20バイト)が含まれます。

よって、最初のパケットに使用できるデータのサイズは以下のように計算できます。

イーサネットヘッダー: 14バイト

イーサネットトレーラー: 4バイト

IPヘッダー: 20バイト

TCPヘッダー: 20バイト

　MTUはIPヘッダーとTCPヘッダーの合計が含まれているので、 $20 + 20 = 40 \text{[バイト]}$ を指し引きます。。 1,500バイトから引くと、 $1,500 - 40 = 1,460 \text{[バイト]}$ がデータとして利用できる領域となります。

最初のパケットには、1,460バイトのデータが含まれます。

2番目のパケット残りのデータは、 $2,000 - 1,460 = 540 \text{[バイト]}$ です。

したがって、2番目のパケットに含まれるデータは540バイトです。

　したがって

イ

　が答えです。

この問題においては、イーサネットのヘッダー長(14バイト)とトレーラー長(4バイト)は演算には不要です。以下にそれぞれの意味と位置づけ、なぜ計算に含めないのかを説明します。

■各ヘッダー・トレーラーの役割と位置づけ

1. イーサネットヘッダー(14バイト)

データリンク層で使われる情報です。

宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、タイプなどが含まれます。

OSI基本参照モデルの第2層(データリンク層)に該当します。

ハードウェアに近い通信のための付加情報で、MTUの定義には含まれません。

2. イーサネットトレーラー(4バイト)

フレームチェックシーケンス(FCS)と呼ばれる誤り検出用の値が入っています。

こちらもデータリンク層の一部で、同様にMTUの計算には関係しません。

3. IPヘッダー(20バイト)

OSIの第3層(ネットワーク層)における制御情報です。

宛先IPアドレスやパケットの分割情報などが含まれます。

MTUに含まれるため、MTUから差し引く対象です。

4. TCPヘッダー(20バイト)

OSIの第4層(トランスポート層)で、通信の信頼性を確保するための情報を含みます。

これもMTUに含まれるため、実データの容量を求める際には差し引きます。

■なぜイーサネットのヘッダー・トレーラーはMTUに含まれないのか？

　MTUは、IP層(ネットワーク層)で扱える最大のパケットサイズを表します。これは通常、IPヘッダー＋上位層データ(TCPやUDPのヘッダー含む)＋アプリケーションデータの合計で構成されます。

つまり、イーサネットヘッダーやトレーラーは物理的な送信に必要な情報であり、IP層から見たパケットサイズには含まれません。

そのことがわかっているかを問う問題であり、余計な情報はひっかけです。やられましたね。

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-　合計で、<span style="font-size: 0.9rem;">\( 14 + 4 + 20 + 20 = 58 \text{[バイト]} \)</span>です。 これを1,500バイトから引くと、<span style="font-size: 0.9rem;">\( 1,500 - 58 = 1,442 \text{[バイト]} \)</span>がデータとして利用できる領域となります。
+　MTUはIPヘッダーとTCPヘッダーの合計が含まれているので、<span style="font-size: 0.9rem;">\( 20 + 20 = 40 \text{[バイト]} \)</span>を指し引きます。。 1,500バイトから引くと、<span style="font-size: 0.9rem;">\( 1,500 - 40 = 1,460 \text{[バイト]} \)</span>がデータとして利用できる領域となります。
-最初のパケットには、1,442バイトのデータが含まれます。
+最初のパケットには、1,460バイトのデータが含まれます。
 番目のパケット
-残りのデータは、<span style="font-size: 0.9rem;">\( 2,000 - 1,442 = 558 \text{[バイト]} \)</span>です。2番目のパケットはこの558バイトのデータを含むことになりますが、再度、パケットの構造に合わせて計算します。 2番目のパケットもイーサネットのヘッダー(14バイト)、IPヘッダー(20バイト)、TCPヘッダー(20バイト)が含まれます。
+残りのデータは、<span style="font-size: 0.9rem;">\( 2,000 - 1,460 = 540 \text{[バイト]} \)</span>です。
-イーサネットヘッダー: 14バイト
-イーサネットトレーラー: 4バイト
+したがって、2番目のパケットに含まれるデータは540バイトです。
-IPヘッダー: 20バイト
-TCPヘッダー: 20バイト
+　したがって
-合計で、<span style="font-size: 0.9rem;">\( 14 + 4 + 20 + 20 = 58 \text{[バイト]} \)</span>です。 よって、2番目のパケットに使用できるデータのサイズは<span style="font-size: 0.9rem;"> $1,500 - 58 = 1,442 \text{[バイト]}$ </span>です。
+<span style = "background:linear-gradient(transparent 75%, #7fbfff 75%); font-weight:bold; ">
+イ</span>
-したがって、2番目のパケットに含まれるデータは558バイトですが、そのうち最初のパケットに収まらなかった残りのデータ部分に相当します。
+　が答えです。
-結果
+この問題においては、イーサネットのヘッダー長(14バイト)とトレーラー長(4バイト)は演算には不要です。以下にそれぞれの意味と位置づけ、なぜ計算に含めないのかを説明します。
-最初のパケットに1,442バイトのデータが含まれ、2番目のパケットには残りのデータ(558バイト)が含まれますが、パケット構造により、2番目に送信されるパケットのデータ量は540バイトとなります。
+■各ヘッダー・トレーラーの役割と位置づけ
+. イーサネットヘッダー(14バイト)
+データリンク層で使われる情報です。
+宛先MACアドレス、送信元MACアドレス、タイプなどが含まれます。
+OSI基本参照モデルの'''第2層(データリンク層)'''に該当します。
+ハードウェアに近い通信のための付加情報で、MTUの定義には含まれません。
+. イーサネットトレーラー(4バイト)
+フレームチェックシーケンス(FCS)と呼ばれる誤り検出用の値が入っています。
+こちらもデータリンク層の一部で、同様にMTUの計算には関係しません。
+. IPヘッダー(20バイト)
+OSIの'''第3層(ネットワーク層)'''における制御情報です。
+宛先IPアドレスやパケットの分割情報などが含まれます。
+MTUに含まれるため、MTUから差し引く対象です。
+. TCPヘッダー(20バイト)
+OSIの'''第4層(トランスポート層)'''で、通信の信頼性を確保するための情報を含みます。
+これもMTUに含まれるため、実データの容量を求める際には差し引きます。
+■なぜイーサネットのヘッダー・トレーラーはMTUに含まれないのか？
+　MTUは、IP層(ネットワーク層)で扱える最大のパケットサイズを表します。これは通常、IPヘッダー＋上位層データ(TCPやUDPのヘッダー含む)＋アプリケーションデータの合計で構成されます。
+つまり、イーサネットヘッダーやトレーラーは物理的な送信に必要な情報であり、IP層から見たパケットサイズには含まれません。
+そのことがわかっているかを問う問題であり、余計な情報はひっかけです。やられましたね。