コンピュータネットワーク：直前対策パック

公式集、全トピックの解法の要点、6 問の演習問題。完全な解答は巻末にあります。

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1公式と解法

IPv4 サブネット化

サブネットあたりのホスト数: 2^{(32 − prefix)} − 2 (/31: 2, /32: 1)
ブロックサイズ: 256 − (mask octet)
ネットワークアドレス: IP AND マスク
ブロードキャストアドレス: IP OR (NOT マスク)：ホスト部のビットをすべて 1 にする
n ビット借りたときのサブネット数: 2ⁿ

記数法

位取り: 2 進数 2^k、8 進数 8^k、16 進数 16^k
10 進数へ: Σ d_k·b^k
10 進数から: 基数で割り、余りを下から上へ読む
16 進数 ↔ 2 進数: 16 進数 1 桁 = 4 ビット
2 の補数: ビットを反転して 1 を足す

2演習問題

1.IPv4 サブネット化ふつう

ある部署では、1 つのサブネット内に 1514 個のホストアドレスが必要です。十分な大きさとなる最長のプレフィックス長 p（最小のサブネット）はいくつですか？

1514 hosts

p =

2.IPv4 サブネット化むずかしい

あるルータは次のネットワークへの経路をもっています：10.28.57.0/24, 10.28.58.0/24, 10.28.59.0/24, 10.28.60.0/24。それらすべてをカバーする 1 つの集約経路の最長のプレフィックス長 p はいくつですか？

10.28.57.0/24 … 10.28.60.0/24

p =

3.コンピュータネットワークふつう

10.1.2.3 と同じ /16 サブネットにあるホストはどれですか？

A10.0.2.3
B10.2.2.3
C10.1.200.5
D11.1.2.3

4.コンピュータネットワークむずかしい

DNS キャッシュポイズニング攻撃の目的は何ですか？

Aサーバーをトラフィックで過負荷にして、問い合わせに応答できなくすること
BDNS サーバーを削除すること
Cリゾルバーにドメインの偽の IP アドレスを保存させること
DWi-Fi のパスワードを盗むこと

5.記数法ふつう

8 ビットの 2 の補数で −85 を格納するようにビットを設定します。符号なしの数として読むと、このパターンの値 U はいくつですか？

N = −858 bit

U =

6.記数法むずかしい

10 ビットに収まる最大の符号なし整数 N はいくつですか？

10 bit

N =

3溶液

1.IPv4 サブネット化

答え: p = 21

IPv4 サブネット化：アドレスは 32 ビットです。プレフィックス /p は先頭の何ビットがネットワークを表すかを示し、残りの 32 − p ビットでホストを番号付けします。サブネットには 2³²⁻ᵖ 個のアドレスがありますが、最初（ネットワークアドレス）と最後（ブロードキャストアドレス）はホストに割り当てられないため、2³²⁻ᵖ − 2 台のホストが収まります。例外：/31（ポイントツーポイントリンク、RFC 3021）は 2 つのアドレスを両方ともホストに使い、/32 は単一のアドレス（単一ホストまたはループバック）です。

必要なホストビット数

2¹⁰ − 2 = 1022 < 1514

2¹¹ − 2 = 2046 ≥ 1514 → h = 11

プレフィックス長

p = 32 − 11 = 21

答え

p = /21

2.IPv4 サブネット化

答え: p = 21

経路集約：集約経路 a.b.c.0/p は、最初の p ビットが一致するすべてのネットワークをカバーします。最初と最後のネットワークの異なるオクテットを 2 進数で書きます。共通する先頭のビット数に、それより前のオクテットのビット数を加えたものが最長の集約プレフィックスです。

ビットを比べる

57 = 00111001

60 = 00111100

共通する先頭のビット：5

プレフィックス長

p = 16 + 5 = 21

答え

p = /21

集約経路：10.28.56.0/21 （リストにない 4 個のネットワークもカバーします）。

3.コンピュータネットワーク

答え: C · 10.1.200.5

これが答えになる理由

/16 では最初の 16 ビット（10.1）がネットワーク部です。それを共有するのは 10.1.200.5 だけなので、10.1.0.0/16 上にあります。

答え

C · 10.1.200.5

4.コンピュータネットワーク

答え: C · リゾルバーにドメインの偽の IP アドレスを保存させること

これが答えになる理由

ポイズニングはリゾルバーのキャッシュに偽造レコードを挿入します。DNSSEC は署名を追加し、リゾルバーがレコードを検証できるようにします。

答え

C · リゾルバーにドメインの偽の IP アドレスを保存させること

5.記数法

答え: U = 171

ビットの設定：各ビットは 2 のべき乗（128、64、…、1）の値をもちます。16 進の 1 桁はちょうど 4 ビットで、8 ビットの 2 の補数では、いちばん左のビットの値は −128 です。ビット演算は、各ビット位置を別々に扱います。

反転して 1 を足す

85 = 0101 0101

反転後: 1010 1010

+1 → 1010 1011

符号なしとして読む

1010 1011₂ = 256 − 85 = 171

答え

U = 171

6.記数法

答え: N = 1023

位取り記数法：各桁の値は、その数字に基数のべき乗を掛けたものです。2 進数では各桁の重みが 1、2、4、8、16、…、16 進数では 1、16、256、… で、A–F は 10–15 を表します。8 ビットの 2 の補数では、最上位ビットの重みが +128 ではなく −128 になり、こうして負の数を表します。

最大値

2¹⁰ − 1 = 1023

答え

N = 1023

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