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
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。
1公式と解法
記数法
- 位取り
- 2 進数 2k、8 進数 8k、16 進数 16k
- 10 進数へ
- Σ dk·bk
- 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 891 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？
891 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：10.84.173.0/24, 10.84.174.0/24, 10.84.175.0/24, 10.84.176.0/24, 10.84.177.0/24, 10.84.178.0/24, 10.84.179.0/24, 10.84.180.0/24。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？
10.84.173.0/24 … 10.84.180.0/24
p =
3.コンピュータネットワークふつう
/26 の IPv4 サブネットで使えるホストアドレスはいくつですか？
- A64
- B126
- C62
- D30
4.コンピュータネットワークむずかしい
コンテンツデリバリーネットワーク（CDN）は主にどのように Web のパフォーマンスを向上させますか？
- Aユーザー自身の自宅回線の帯域幅を増やす
- BTCP をより高速なトランスポートプロトコルに置き換える
- Cユーザーの近くにあるサーバーから、キャッシュしたコンテンツを配信する
- DDNS の名前解決を不要にする
5.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −36 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 = −368 bit
U =
6.記数法むずかしい
非圧縮の画像が 800 × 600 ピクセル、1 ピクセルあたり 16 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB（1 KiB = 1024 バイト）ですか？
800 × 600 px16 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3溶液
1.IPv4 サブネット化
答え: p = 22
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
29 − 2 = 510 < 891
210 − 2 = 1022 ≥ 891 → h = 10
プレフィックス長
p = 32 − 10 = 22
答え
p = /22
2.IPv4 サブネット化
答え: p = 19
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
173 = 10101101
180 = 10110100
共通する先頭のビット：3
プレフィックス長
p = 16 + 3 = 19
答え
p = /19
集約経路：10.84.160.0/19 （リストにない 24 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 · 62
これが答えになる理由
/26 はホスト部が 6 ビットです。2⁶ = 64 アドレスからネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを引くと、使えるホストは 62 です。
答え
C · 62
4.コンピュータネットワーク
答え: C · ユーザーの近くにあるサーバーから、キャッシュしたコンテンツを配信する
これが答えになる理由
CDN はコンテンツのコピーを多数のエッジ拠点に置き、多くの場合 DNS を介してユーザーを近くのサーバーに誘導します。これによりレイテンシーとオリジンの負荷が減ります。
答え
C · ユーザーの近くにあるサーバーから、キャッシュしたコンテンツを配信する
5.記数法
答え: U = 220
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
36 = 0010 0100
反転後: 1101 1011
+1 → 1101 1100
符号なしとして読む
1101 1100₂ = 256 − 36 = 220
答え
U = 220
6.記数法
答え: M = 937.5 KiB
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。
ビットとバイト
800·600·16 = 7680000 bit = 960000 B
KiB に換算する
960000/1024 = 937.5 KiB
答え
M = 937.5 KiB
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