ネットワーク通信において、「バックプレッシャー（Back Pressure）」はデータの衝突やバッファオーバーフローを防ぐための重要なフロー制御技術です。
特に、半二重通信のイーサネット環境で効果を発揮するこの手法は、スイッチやハブといったネットワーク機器の安定運用に直結します。
この記事では、バックプレッシャーの基本的な仕組みから、使われる場面、フルデュプレックスとの違い、さらにはストリーミング技術への応用まで、ITインフラやネットワーク設計に役立つ視点から詳しく解説します。
バックプレッシャーとは何か？
定義と概要
バックプレッシャー（Back Pressure）とは、ネットワーク機器におけるフロー制御技術の一種で、主に半二重接続で使用されます。
受信側のデバイスがバッファ容量の飽和を回避するために、送信側のデータ送信を意図的に妨害・抑制する仕組みです。
使用される環境
この制御方式は以下のような環境で利用されます：
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Ethernetハブやレイヤ2スイッチ
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半二重モードでの通信
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バッファオーバーフローが懸念されるネットワークトポロジ
バックプレッシャーの動作原理
コリジョン（衝突）による送信抑制
バックプレッシャーでは、以下のようなステップでフロー制御が行われます：
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受信側のバッファが溢れそうになる
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受信側がコリジョンを意図的に発生させるメッセージを送信
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送信側はコリジョンを検出し、送信を一時停止
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受信側はバッファ内のデータを処理して空き容量を確保
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空きができたタイミングで送信再開
このようにして、送信のペースを受信側の処理能力に合わせて制御します。
バックプレッシャーとフルデュプレックス通信の違い
フルデュプレックスでは使えない理由
全二重通信（フルデュプレックス）では、送受信が独立したチャネルで行われるため、コリジョンを発生させることができません。
そのため、バックプレッシャーは使用されず、代替として以下のようなIEEE 802.3x PAUSEフレームが使用されます。
IEEE 802.3x PAUSEフレームとは？
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フルデュプレックス環境用のフロー制御方式
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特殊なフレームを送信して一時的な通信停止を要求
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バッファ飽和を未然に防ぐことが可能
使用技術比較
応用：ネットワーク以外でのバックプレッシャー
ストリーミング配信での例
近年では、バックプレッシャーという概念はネットワーク分野を超えて使用されています。
特にストリーミング配信やリアクティブプログラミングの分野では、以下のような使われ方をします。
使用例：
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動画ストリーミングサービス（例：Netflix）
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ネットワーク状態やデバイスの処理能力に応じてデータ転送を調整
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Reactive Streams（Java, Kotlinなど）
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非同期データフローで処理の負荷を制御するためのバックプレッシャーAPIを実装
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このように、バックプレッシャーは単なるネットワーク制御にとどまらず、処理の流れ全体における最適化手段として応用されています。
実装・設計時の注意点
バックプレッシャーを考慮したネットワーク設計やプログラム設計では、以下のような点に注意が必要です：
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バッファサイズと処理速度のバランス設計
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通信モード（半二重か全二重か）に応じた制御方式の選定
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システム全体でのフロー制御の整合性確保
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PAUSEフレーム対応機器の有無確認（全二重時）
これらを正しく理解し、適切に設定することで、パケットロスや遅延のない快適な通信環境を構築できます。
まとめ
バックプレッシャーは、ネットワーク機器間でのデータの流れを制御する重要な技術であり、特に半二重接続におけるバッファ保護やデータ衝突防止に効果を発揮します。
本記事では以下のポイントを解説しました：
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バックプレッシャーの定義と動作原理
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フルデュプレックス通信における代替方式（PAUSEフレーム）
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ストリーミングやリアクティブプログラミングでの応用
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実装・設計時の考慮点
ネットワーク設計やソフトウェア開発において、フロー制御はパフォーマンスと安定性の鍵となります。
バックプレッシャーの概念を正しく理解し、最適な技術選択につなげましょう。