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 1366 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？
1366 hosts
p =
2.IPv4 サブネット化むずかしい
あるホストのアドレスは 10.20.142.13/26 です。そのサブネットのブロードキャストアドレスの最後の数（第 4 オクテット）x はいくつですか？
10.20.142.13/26
x =
3.コンピュータネットワークふつう
クライアントが DHCP からアドレスを取得するときの通常のメッセージの順序はどれですか？
- AOffer、Discover、Acknowledge、Request
- BDiscover、Offer、Request、Acknowledge
- CRequest、Offer、Discover、Acknowledge
- DDiscover、Request、Offer、Acknowledge
4.コンピュータネットワークむずかしい
TCP のウィンドウスケールオプションが導入されたのはなぜですか？
- A32 ビットのウィンドウフィールドは大きすぎて、送信されるすべての TCP セグメントのヘッダー領域を無駄にしていたから
- B16 ビットのウィンドウフィールドではウィンドウが 65,535 バイトに制限され、高速な長距離経路には小さすぎるから
- Cそれがないと、TCP は長距離リンクで失われたセグメントを検出できなかったから
- D輻輳した経路で UDP が送信速度を制御する方法を必要としたから
5.記数法ふつう
8 ビットのパターン 1011 0010 は、符号付き整数を 2 の補数で表しています。10 進数での値 N はいくつですか？
1011 00108 bit
N =
6.記数法むずかしい
ビットを 1100 1000 AND 0110 0100 の 8 ビットの結果に設定します。結果の値 R は 10 進でいくつですか？
1100 1000AND0110 0100
R =
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 < 1366
211 − 2 = 2046 ≥ 1366 → 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: x = 63
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。
ブロックサイズ
26 = 64
このホストのサブネット
ネットワーク: ⌊13/64⌋·64 = 0
ブロードキャスト: 0 + 64 − 1 = 63
使えるホスト: 1 … 62
答え
x = 63
3.コンピュータネットワーク
答え: B · Discover、Offer、Request、Acknowledge
これが答えになる理由
クライアントが Discover をブロードキャストし、サーバーが Offer で応答し、クライアントが 1 つの提案を Request し、選ばれたサーバーが Acknowledge で確定します。
答え
B · Discover、Offer、Request、Acknowledge
4.コンピュータネットワーク
答え: B · 16 ビットのウィンドウフィールドではウィンドウが 65,535 バイトに制限され、高速な長距離経路には小さすぎるから
これが答えになる理由
元のヘッダーでは、確認応答されていないデータは最大 65,535 バイトです。ウィンドウスケーリングはこれに 2 のべき乗を掛けるため、帯域幅遅延積の大きい経路を満たすことができます。
答え
B · 16 ビットのウィンドウフィールドではウィンドウが 65,535 バイトに制限され、高速な長距離経路には小さすぎるから
5.記数法
答え: N = −78
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。
重みを合計する
ほかのビットは通常の正の重みのままです。
−128 + 32 + 16 + 2 = −78
答え
N = −78
6.記数法
答え: R = 64
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。
ビットごとに
AND は、両方のビットが 1 のところだけ 1 になります。
1100 1000
AND 0110 0100
= 0100 0000
結果の値
0100 0000₂ = 64
答え
R = 64
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