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 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
/?11111111111111111111111000000000ネットワーク部ホスト部

ある部署では、1 つのサブネット内に 357 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？

357 hosts
p =
2.IPv4 サブネット化むずかしい

ネットワーク 192.168.248.0/24 を、次の LAN 用に VLSM で分割します：A: 10 ホスト, B: 22 ホスト, C: 109 ホスト, D: 56 ホスト。サブネットは .0 から順に、ホスト数が最も多い LAN から、収まる最小のサブネットで割り当てます。LAN A のネットワークアドレスの第 4 オクテット x はいくつですか？

A: 10B: 22C: 109D: 56
x =
3.コンピュータネットワークふつう

スイッチが、フレームを受信したポート以外のすべてのポートに送り出すことがあるのはなぜですか？

  1. Aフレームが 1 つのポートには大きすぎるから
  2. B宛先の MAC アドレスがまだアドレステーブルにないから
  3. Cスイッチがルーターとして動作しているから
  4. Dフレームの IP チェックサムが誤っており、すべてのホストが確認しなければならないから
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？

  1. A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
  2. B32 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
  3. C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
  4. D16 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.記数法ふつう
2 の補数での桁の重み1−12816413211618141211

8 ビットのパターン 1111 1111 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？

1111 11118 bit
N =
6.記数法むずかしい
ビットをクリックして設定します012806403201608040201

ビットを 1000 0111 << 2 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？

1000 0111<< 2
R =

3溶液

1.IPv4 サブネット化

答え: p = 23

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

28 − 2 = 254 < 357
29 − 2 = 510 ≥ 357 → h = 9

プレフィックス長

p = 32 − 9 = 23

答え

p = /23
2.IPv4 サブネット化

答え: x = 224

VLSM：各 LAN には 2ʰ − 2 ≥ ホスト数 となる最小のサブネット、つまりプレフィックス 32 − h を割り当てます。大きいサブネットから割り当てると、各ブロックは自身のサイズの倍数にそろうので、ネットワークアドレスはブロックサイズを足し合わせて求まります。

LAN ごとのブロックサイズ

C: 109 ホスト → 27 = 128 (/25)
D: 56 ホスト → 26 = 64 (/26)
B: 22 ホスト → 25 = 32 (/27)
A: 10 ホスト → 24 = 16 (/28)

割り当て（大きい順）

C: .0 – .127
D: .128 – .191
B: .192 – .223
A: .224 – .239

答え

x = 224

LAN A：192.168.248.224/28。

3.コンピュータネットワーク

答え: B · 宛先の MAC アドレスがまだアドレステーブルにないから

これが答えになる理由

未知のユニキャストアドレスに対して、スイッチはフレームをフラッディングします。宛先が応答すると、スイッチは送信元 MAC からそのポートを学習します。

答え

B · 宛先の MAC アドレスがまだアドレステーブルにないから
4.コンピュータネットワーク

答え: D · 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

D · 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 = −1

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 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = −1

答え

N = −1
6.記数法

答え: R = 28

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

2 だけ左にシフトすると、すべてのビットが 2 桁左へ動きます。左端からはみ出したビットは失われ、右側には 0 が入ります。

1000 0111 << 2
= 0001 1100

結果の値

0001 1100₂ = 28

答え

R = 28

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