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パケットとは

ぱけっと

通信で送るデータを一定の大きさ以下に区切り、宛先などの制御情報を書いたヘッダを付けたもの。1本の回線を多くの通信で分け合え(パケット交換)、誤りがあってもその部分だけ送り直せる。階層によって、IPではパケット、TCPではセグメント、イーサネットではフレームと呼び分けることが多い。PCI Expressやオンチップネットワークでも、データをパケットにして送る。

「パケット」は、4分野の24問の練習問題に出てきます(ネットワークの基礎, インターフェース・バス規格, Web技術の基礎など)。

この用語の分野: ネットワークの基礎

パケットの練習問題に挑戦

PCI Expressで、64バイトの小さなデータを書き込むパケットを多数送ると、実効的な帯域が理論値よりかなり小さくなる。その主な理由はどれか。

  1. A64バイトのデータは、PCI Expressでは送れないから
  2. Bパケットごとに見出しや誤り検出の符号などが付き、データに比べてその割合が大きくなるから
  3. C小さなパケットは必ず誤って、毎回送り直しになるから
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正解：B. パケットごとに見出しや誤り検出の符号などが付き、データに比べてその割合が大きくなるから

PCI Expressのパケットには、データのほかに、番地や種類を表す見出し、データリンク層の通し番号とCRC、物理層の区切りなどが付き、合わせて20〜30バイトほどになります。データが64バイトなら、送るビットの3割前後がデータ以外になります。256バイト以上のまとまった転送にすれば、むだの割合は小さくなります。これも、帯域だけでなくパケットの大きさに注意すべき理由です。

OSI参照モデルで、IPアドレスのような論理的なアドレスを使い、異なるネットワークの間でパケットを中継して宛先まで届ける役割をもつ層はどれか。

  1. Aデータリンク層(第2層)
  2. Bネットワーク層(第3層)
  3. Cトランスポート層(第4層)
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正解：B. ネットワーク層(第3層)

OSI参照モデルは、通信の機能を物理層からアプリケーション層までの7つの層に分けて整理したモデルです。ネットワーク層(第3層)は、IPアドレスのような論理的なアドレスを使い、複数のネットワークをまたいで宛先までの経路を選び、パケットを中継します。その下のデータリンク層は、同じネットワークの中で、MACアドレスを使って隣の機器にフレームを届けるところまでを担います。トランスポート層は、端末のアプリケーションどうしの通信を扱い、TCPなら再送や順序の管理を行います。機器でいえば、ルータは第3層、L2スイッチは第2層で動きます。

解説の中の「パケット」

「パケット」が出てくる問題(24問)

  1. PCI Expressで、64バイトの小さなデータを書き込むパケットを多数送ると、実効的な帯域が理論値よりかなり小さくなる。その主な理由はどれか。
  2. OSI参照モデルで、IPアドレスのような論理的なアドレスを使い、異なるネットワークの間でパケットを中継して宛先まで届ける役割をもつ層はどれか。
  3. NAPTを行うルータ(外側のグローバルアドレスは 198.51.100.7)の内側にある端末A(192.168.1.10)が、送信元ポート50000でWebサーバ 203.0.113.5 の443番ポートへ接続した。ルータは送信元を 198.51.100.7 のポート61000に変換した。Webサーバが返す応答パケットの宛先はどれか。
  4. 端末(192.168.1.10/24、デフォルトゲートウェイ 192.168.1.1)が、別のネットワークにあるサーバ 203.0.113.80 にパケットを送る。ARPのキャッシュが空のとき、端末がARPでMACアドレスを調べる相手はどれか。
  5. ルータの経路表に、0.0.0.0/0(次の転送先はルータA)、10.0.0.0/8(ルータB)、10.1.0.0/16(ルータC)、10.1.2.0/24(ルータD)の4つの経路がある。宛先が 10.1.5.9 のパケットは、どのルータに送られるか。
  6. TCPでコネクションを確立する3ウェイハンドシェイクで、やり取りされるパケットの順序として正しいものはどれか。
  7. 1 Gbpsのイーサネットで、IPパケットの大きさがMTUいっぱいの1500バイトになるようにしてTCPのデータを送り続ける。IPv4ヘッダを20バイト、TCPヘッダを20バイト、イーサネットのヘッダとFCSを合わせて18バイト、プリアンブルとフレームの間の空き(フレーム間ギャップ)を合わせて20バイトとすると、アプリケーションのデータのスループットの上限に最も近いものはどれか。
  8. PCI Express 3.0(1レーンあたり8 GT/s、128b/130b符号化)のx16接続の、片方向の実効的な帯域に最も近いものはどれか。
  9. PCI Expressの通信のしくみとして正しいものはどれか。
  10. PCI Expressのデータリンク層が、伝送中のビットの誤りに対して行うこととして正しいものはどれか。
  11. AXI4-Streamの特徴として正しいものはどれか。
  12. 大きなSoCで、1本の共有のバスの代わりにネットワークオンチップ(NoC)が使われるようになった理由として正しいものはどれか。
  13. PCI Expressで使われるクレジット方式のフロー制御の説明として正しいものはどれか。
  14. TCP/IPの4階層のモデルで、TCPとUDPが属する層はどれか。
  15. Webページのデータを送るとき、送信側でデータが上の層から下の層へ渡されるたびに起こることとして正しいものはどれか。

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TCP ルータ IP(インターネットプロトコル) PCI Express IPアドレス MACアドレス ARQ(自動再送要求) イーサネット CRC(巡回冗長検査) OSI参照モデル

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