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工業大学生ももやまのうさぎ塾

4年間+2年間の工業大学・大学院で学んだ知識やためになることを投稿していきます

ネットワーク総復習 後編 練習問題 

こんにちは、ももやまです。

またまたネットワークをお勉強する機会があったので少しだけ勉強しました。

 

ということで、今回も勉強したネットワークの知識を確認するために、行基本変形サークル [ @kit_matrix ] さんの問題を解いてみて、その解答(結構雑)を作ってみることにしました。

 

いつも提供ありがとうございます。行基本変形とはいったい……

 

 

第1問


 つぎの文章を読んで、以下の問いに答えなさい。(配点 12)

一般に、データは「パケット」と呼ばれる適当なサイズに分割して送信される。このパケットのことをトランスポートプロトコルでは〔 ア 〕、インターネットプロトコルでは〔 イ 〕、データリンクプロトコルでは〔 ウ 〕と呼ぶ。また、パケットは各種の制御情報を格納する〔 エ 〕と送りたい情報を格納する〔 オ 〕からなる。さらに、これらのデータのやり取りには様々な交換方式が存在する。

問1 空欄〔 ア 〕~〔 オ 〕に当てはまる適切な語句を答えよ。

問2 データの交換方式について、以下の問いに答えよ。

(1) ①電話網、②インターネットで採用されているデータ交換方式の名称をそれぞれ答えよ。
(2) (1)の①、②の方式でのネットワーク資源の利用方法の違いについて説明せよ。
(3) (1)の②の方式では転送性能が劣化してしまう。その要因について指摘し、説明せよ。
(4) (1)の②の方式において、各階層で転送できる最大の単位のことをなんというか。

 

☆解説☆

問1 [1点×5=5点]

ア:セグメント
イ:IPデータグラム
ウ:フレーム
エ:ヘッダ
オ:ペイロード

 

問2

(1) [1点×2=2点]

① 回線交換方式
② パケット交換方式(蓄積交換方式)

(2) [2点:赤色部分で各1点]

回線交換方式では通信が始まってから終わるまでネットワーク資源を予約し専有し続けるが、パケット交換方式ではネットワーク資源を予約することなく共有する

(3) [2点:赤色部分で各1点]

要因として、複数のパケットが同時に到着することにより、バッファでのパケット待機が発生する「遅延」と、有限バッファの溢れが生じる「廃棄」があげられる。

(4) [1点]

MTU (Maximum Transfer Unit)

 

第2問


 ソフトウェアとネットワークの構造について、以下の問いに答えなさい。
(配点 14)

 

問1 階層モデルの通信について説明した次の文章を読んで、以下の問いに答えよ。

階層モデルでは、各層の実現機能である〔 ア 〕を上位層へ提供するが、事前に階層間でのデータの受け渡しを規定する〔 イ 〕を定めておく必要がある。また、送受信ホスト間における同じレベルの層間での通信のことを〔 ウ 〕という。また、パケットを送信する際、送信側では〔 エ 〕、受信側では〔 オ 〕と呼ばれる処理がなされる。これは、データ保護の観点かから有効である。

(1) 空欄〔 ア 〕~〔 オ 〕に当てはまる適切な語句を答えよ。
(2) 問1の〔 エ 〕において、第 n 層のパケットは第 n-1 層ではどのようになるか。

 

問2 ホストとルータの関係について説明した次の文章を読んで、以下の問いに答えよ。

インターネットにおいて、中継ルータは簡単な処理を行うため、【 A 】を規定する物理層から〔 ア 〕層の間の機能として実装される。そのため、正確性の保証はなく、〔 イ 〕という形態のサービスをとる。また、ネットワーク端のホストは複雑な処理を行うため、その信頼性は〔 ウ 〕層および〔 エ 〕層により実現される。

 (1) 空欄〔 ア 〕~〔 エ 〕に当てはまる適切な語句を答えよ。
 (2) 空欄【 A 】に文意を満たすように文章を書け。
 (3) インターネットにおける階層構造において、自律システムASとは何か。説明せよ。

 

☆解説☆

問1

(1) [1点×5]

ア:サービス
イ:インターフェース
ウ:対等通信
エ:カプセル化
オ:デカプセル化

(エとオを逆にしないように! 送信時にデータを保護するためにカプセル化、受診時は暗号データを解くためにデカプセルすると考えると逆にしにくいです)

(2) [1点]

ペイロード部分となる。

 

問2

(1) [1点×4]

ア:インターネット
イ:ベストエフォート(最善努力)[型・サービス]
ウ:アプリケーション
エ:トランスポート

 

(2) [2点]

0,1(ビット)による物理信号表現。

 

(3) [2点]

単一の管理者によって管理されるルーターおよびネットワークの集合体のこと。
(自治体みたいな感じですかね…)

 

第3問


 階層モデルの各種プロトコルについて、次の文章を読んで以下の問いに答えなさい。
(配点 11)

TCP/IP階層モデルにおいて、トランスポートプロトコルは【 A 】を提供することが目的であり、〔 ア 〕により利用するサービスの内容を指定する。また、その下位層のインターネットプロトコルでは【 B 】を提供することが目的であり、〔 イ 〕により宛先ホストの場所を指定する。さらに、その下位層のデータリンクプロトコルでは〔 ウ 〕により、転送先のホストを指定する。

問1 上の文章の空欄〔 ア 〕~〔 ウ 〕に当てはまる適当な語句を答えなさい。

問2 上の文章の空欄【 A 】、【 B 】に文意を満たすように文章を書け。

問3 メディアアクセス制御について、以下の問いに答えよ。
(1) ①有限Ethernet、②無線LANにおけるアクセス制御で用いられる通信手段の名称をそれぞれ答えよ。
(2) ①と②での通信手段の違い、および異なる理由について説明せよ。


☆解説☆

問1 [1点×3=3点]

ア:ポート番号
イ:IPアドレス
ウ:MACアドレス

 

問2 [1点×2=2点]

A:エンドホスト間の通信の正確性(信頼性)
B:エンドホスト間の通信の経路
(ちなみにインターネットプロトコルはアプリケーションが稼働する送受信ホストの識別も行っています)

 

問3

(1) [1点×2=2点]

① CSMA/CD
② CSMA/CA

 

(2) [4点:赤色部分各1点]

CSMA/CAはフレームを伝送する前に一定時間待機した後に伝送する半二重通信のもとでの制御方法である。しかし、半二重通信ではフレームの送信、受信を同時に行うことができない。そこでCSMA/CDでは伝送前にフレーム衝突が起きないかを伝送媒体の搬送波を確認し、送信中であっても他のフレーム伝送を検知したら中断し、再送する全二重通信のもとでの制御を行うことにより、フレームの送信、受信を同時に行い、送受信両方のフレーム送信状況を検知することができる。

 

第4問


 インターネットの技術について、以下の問いに答えなさい。
(配点 53)*1

問1 IPアドレスについて、以下の問いに答えよ。

(1) IPアドレスの構造を示せ。

(2) IPアドレスの枯渇問題への対策としてIPv6の導入が挙げられる。なぜ、IPv6を導入することにより枯渇問題が解決されるのか、簡潔に説明せよ。

(3) IPアドレスをクラス化させることを考える。情報工学部ネットワークで使用しているクラスはクラスBである。このとき、九州工業大学のトップページのIPアドレス「220.110.173.172」はどのようなアドレスに集約されるか。

 

問2 経路制御について、以下の問いに答えよ。

(1) TCP/IP階層モデルのうち、経路制御を行うのはどの層か。(2) 経路制御の方式のうち、各中継ルータの経路表とデータグラムヘッダ内の宛先IPアドレスを照合し、次の中継ルータに転送する方式をなんというか。

(2) 経路制御の方法のうち、各中継ルータの経路表とデータグラムヘッダ内の宛先IPアドレスを照合し、つぎの中継ルータに転送する方式をなんといいますか。

(3) AS内とAS間での経路制御方式の方針の違いについて説明せよ。

(4) 経路情報交換プロトコルとしてRIPを選択した場合を考える。この場合、経路表を構築するために用いられるアルゴリズムは何という名前か。また、そのアルゴリズムではどのようにして経路表を得るか説明せよ。

 

問3 パケット誤りについて、次の問に答えよ。

(1) パケット誤りは「ビット誤り」と「パケット廃棄」の2つがあげられるが、これらの例はそれぞれどの階層で対応しているか。

(2) TCPでは、パケット誤りの検出を受信ホストからの確認応答ACKをもとに送信ホストが行う。その名称と検出方法について2つ説明せよ。

(3) TCPでは、どのセグメントまでを正しくできているかを返送することで誤りを検出する。この応答形式をなんといいますか。

 

問4 セグメントの再送による誤り回復の方法について説明したつぎの文章を読んで、以下の問に答えなさい。

セグメント再送による誤り回復方法は複数の手法が存在する。例えば、Stop-and-wait方式では、〔 ア 〕通信を想定した回復手法であり、〔 イ 〕によりセグメントの廃棄を検出するため、〔 ウ 〕距離かつ〔 エ 〕速なネットワークで利用される。また、Go-back-n方式とSelective repeat方式ではどちらも〔 オ 〕通信を想定した回復手法である。

 

(1) 空欄〔 ア 〕~〔 オ 〕にあてはまる適切な語句を答えなさい。

(2) Go-back-n方式ではセグメントをどのように送信するのか説明しなさい。

(3) Go-back-n方式とSelective repeat方式での誤り検出後の対応の違いについて説明しなさい。

(4) 現在採用されている方式はこの3つのうちどれか。

 

問5 フロー制御、輻輳*2(ふくそう)制御について、以下の問いに答えなさい。

(1) つぎの文章の空欄〔 ア 〕~〔 オ 〕に当てはまる適切な語句を答えなさい。ただし、選択肢が与えられている場合はその中から該当するものすべてを選びなさい。

TCPは〔 ア 〕型であるため、送信前に論理的な双方向の通信が確立される。この際用いられる双方向での通信路の確立方法を〔 イ 〕と呼ぶ。その名の通り、この方式では、まず送信ホストが受信ホストに対し〔ウ SYN・ACK・FIN 〕セグメントを送信し、次に受信ホストが送信ホストに〔エ SYN・ACK・FIN 〕セグメントを返信、そして最後に送信ホストが受信ホストへと〔オ SYN・ACK・FIN 〕セグメントを返すことで送受信ホスト間の双方向の通信路が確立する。

 
(2) フロー制御、輻輳(ふくそう)制御とはどちらも送信ホストからのデータ送信量を調整するが、両者における違いを考察する観点の違いに触れながら説明しなさい。
(3) TCPでは、誤り回復に Selective Repeat ARQ を採用している。このとき、連続して送信可能なセグメント数はどのようにして決定されるか、簡潔に説明しなさい。

(4) TCPでは、輻輳ウィンドウcwndを状況に応じて動的に調節する。このとき、cwndを増加させるモードについて2つの名称と増加度合いについて説明しなさい。

(5) セグメントの廃棄が発生すると、データの送信量を抑えようとする動きが生じる。このとき、2つの検出方法におけるネットワークの輻輳状態についてそれぞれ説明しなさい。

(6) cwndを減少させる実装としてTCP TahoeとTCP Renoという2種類の減少方法が存在する。これらの実装で(5)のそれぞれの検出方法におけるcwndの減少方法について説明しなさい。


☆解説☆

問1

(1) [1点完答]

ネットワーク部、ホスト部

 

(2) [2点]

現在広く用いられているIPv4は32ビットのアドレス空間であるのに対して、IPv6ではそのアドレス空間が128ビットに拡張されるため

(アドレス空間が拡張される的なことが書いてあればOK)

 

(3) [2点]

クラスBなのでネットワーク部は上位16ビットである。
(クラスAなら上位8ビット、クラスCなら上位24ビットがネットワーク部です。)

今回のIPアドレスは「220.110.173.172」なので16ビットなので赤色部分がネットワーク部となる。

よって「220.110.0.0」に集約されることがわかる。

 

問2

(1) [1点]

インターネット層

 

(2) [2点]

ポップバイポップルーティング

 

(3) [4点:青色部分に各2点]

AS内では、AS内のネットワーク資源を有効活用するために中継ルータ数の最小化を行うが、AS間には事前規約に基づいた接続を行うため、ピアリングを行う

 

(4) [名称:1点 手順:2点]

名称:Bellman-Fordアルゴリズム
手順:各ネットワークまでの最小コストを計算し、経路表を得る。

 

問3

(1) [各1点×2 完答]

ビット誤り:データリンク層・インターネット層・トランスポート層
パケット廃棄:トランスポート層

 

(2)

[6点:赤色部分が名称で各1点青色部分が検出方法で各2点]

セグメント転送成功時のRTT以内にACKが戻ってこない場合に検出する「タイムアウト」と、同じ内容のACKが2回以上受信した場合に検出する「重複ACK」の2つがある。

(真逆に書いている人は点数半減)

 

(3) [1点]

累積確認応答

 

問4

(1) [1点×5]

ア:半二重
イ:タイムアウト
ウ:短
エ:低
オ:全二重

 

(2) [1点]

 ACKを受信するのを待たずに複数のセグメントを連続して送信する。

 

(3) [2点:赤色部分各1点、下線が重要]

Go-back-n方式ではセグメント廃棄を検出したら、廃棄されたセグメント以降を送信される。一方Selective repeat方式では廃棄されたセグメントのみを送信する。

 

(4) [1点]

Selective repeat方式

 

問5

(1) [各1点×5=5点]

ア:コネクション指向
イ:3方向ハンドシェイク
ウ:SYN
エ:SYN、ACK
オ:ACK

 

(2) [2点]

フロー制御は宛先のホストの処理能力を考察し、輻輳制御はネットワーク内の輻輳状況を考慮する。

 

(3) [3点:赤色部分各1点]

宛先(受信)ホストの能力を考慮するための広告ウィンドウ awnd のサイズネットワークの利用状況を考慮するための輻輳ウィンドウ cwnd最小値を連続して送信可能なセグメント数(ウィンドウサイズ)とする。

 

(4) [4点:色に各1点]

RTTごとに2倍ずつ(指数)増加するスロースタートモードと、RTTごとに1ずつ(線形)増加する輻輳回避モードの2つがある。

 

(5) [2点:赤色部分各1点]

タイムアウトによる検出では重度の輻輳が生じるが、重複ACKによる検出では軽度の輻輳が生じる。

 

(6) [4点:青色部分各2点]

TCP Tahoeでは、タイムアウト、重複ACKどちらの検出方法においてもcwndを1とするが、TCP Renoでは重複ACKで検出した場合はcwndを半分に、タイムアウトで検出した場合はcwndを1とする。

 

 

第5問


 インターネットの発達について、つぎの問いに答えなさい。(配点 10)

問1 インターネットの前進となったARPANETは1969年、何という研究機関により構築されたか。

問2 1980年代に登場したTCP/IPの普及のきっかけとなったものはなにか。

問3 1981年に登場した日本初のコンピュータネットワークはなにか。 

問4 国立情報学研究所が管理している学術ネットワークをなんというか。

問5 インターネット技術の標準化機構をなんというか。また、その規約文書をなんというか。

問6 現在、ドメイン名、IPアドレス、プロトコルの管理や実行を行っている機構をなんというか。

問7 日本におけるIPアドレスの割り当て機関をなんというか。

問8 「モノ」をインターネットに収容する概念をなんというか。

問9 現在開発中の次世代の無線システムをなんというか。


☆解説☆

問1 米国防省(ARPA)[1点]
問2 BSD UNIX [1点]
問3 N1ネットワーク [1点]
問4 SINET [1点]
問5 機構:IETF 文書:RFC [1点×2]
問6 ICANN [1点]
問7 JPNIC [1点](誰かが「お名前.com」って答えてた記憶ある…)
問8 IoT [1点](コナンの映画でもこれを悪用したやつありましたね。)
問9 5G [1点](第5世代移動通信システム)
(現在スマホで使われてるのが4Gですよね。)

 

さいごに・解いた感想

前回もネットワークのお勉強をしたのですが、前回よりもかなり難しい内容になっている気がしました。

 

前回の確認テストはこちらから↓

www.momoyama-usagi.com

 

インターネットの歴史は解いていて初めて知ったものもありました…

 

やはり2年前に習ったことの記憶はほとんどないのか…。
解答を見てみるとやったやつだなーって思うんですが…。

 

ネットワーク勉強します…。

*1:配点がおかしいのは仕様らしい。

*2:輻輳とは1箇所に集まって混雑する感じを表します。