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
あるサブネットはマスク 255.255.255.240 を使っています。使えるホストアドレスはいくつ H ありますか？
255.255.255.240
H =
2.IPv4 サブネット化むずかしい
あるホストのアドレスは 10.20.193.135/27 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？
10.20.193.135/27
x =
3.コンピュータネットワークふつう
/20 に対応するサブネットマスクはどれですか？
- A255.255.224.0
- B255.255.248.0
- C255.255.255.240
- D255.255.240.0
4.コンピュータネットワークむずかしい
ある学生が自宅の NAT ルーターの内側の PC でゲームサーバーを動かしています。インターネット上の友人が接続できません。通常の解決策は何ですか？
- APC の DNS クライアントを無効にする
- Bルーターが外部から見つけられるよう、PC に別の MAC アドレスを与える
- CPC のサブネットマスクを /32 に変える
- Dルーターで PC のプライベートアドレスへのポートフォワーディングを設定する
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 256 × 256 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？
256 × 256 px16 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3溶液
1.IPv4 サブネット化
答え: H = 14
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。
プレフィックス長
255.255.255.240 = /28
使えるホスト数
24 − 2 = 14
答え
H = 14
2.IPv4 サブネット化
答え: x = 159
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
25 = 32
このホストのサブネット
ネットワーク: ⌊135/32⌋·32 = 128
ブロードキャスト: 128 + 32 − 1 = 159
使えるホスト: 129 … 158
答え
x = 159
3.コンピュータネットワーク
答え: D · 255.255.240.0
これが答えになる理由
/20 は 8 + 8 + 4 個の 1 のビットを意味します。第 3 オクテットの 4 つの 1 のビットは 11110000 = 240 なので、マスクは 255.255.240.0 です。
答え
D · 255.255.240.0
4.コンピュータネットワーク
答え: D · ルーターで PC のプライベートアドレスへのポートフォワーディングを設定する
これが答えになる理由
NAT は内側から開始された接続についてのみ対応表を作ります。ポートフォワーディングのルールがグローバル側のポートを内部ホストに対応づけるため、着信接続が届くようになります。
答え
D · ルーターで PC のプライベートアドレスへのポートフォワーディングを設定する
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 = 128 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
256·256·16 = 1048576 bit = 131072 B
KiB に換算する
131072/1024 = 128 KiB
答え
M = 128 KiB
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