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

ネットワーク 192.168.10.0/24 を、少なくとも 3 個の同じ大きさのサブネットに分けます。借りるビットをできるだけ少なくすると、各サブネットで使えるホスト数 H はいくつですか？

192.168.10.0/243 subnets

H =

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：10.82.5.0/24, 10.82.6.0/24, 10.82.7.0/24。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？

10.82.5.0/24 … 10.82.7.0/24

p =

3.コンピュータネットワークふつう

ブラウザーが HTTP ステータスコード 404 を受け取りました。これはどういう意味ですか？

Aサーバーで内部エラーが起きた
B要求は成功した
C要求されたリソースが見つからなかった
Dクライアントはまずログインしなければならない

4.コンピュータネットワークむずかしい

ナイキストの公式によれば、4 つの信号レベルを使う雑音のない 3 kHz のチャネルの最大ビットレートはいくつですか？

A6 kbit/s
B3 kbit/s
C24 kbit/s
D12 kbit/s

5.記数法ふつう

8 ビットの 2 の補数で −104 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 = −1048 bit

U =

6.記数法むずかしい

ビットを 0011 1111 XOR 1010 1011 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？

0011 1111XOR1010 1011

R =

3溶液

1.IPv4 サブネット化

答え: H = 62

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。

借りるビット数

2² = 4 ≥ 3 → b = 2, /26

サブネットあたりのホスト数

2⁶ − 2 = 62

答え

H = 62

2.IPv4 サブネット化

答え: p = 22

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

5 = 00000101

7 = 00000111

共通する先頭のビット：6

プレフィックス長

p = 16 + 6 = 22

答え

p = /22

集約経路：10.82.4.0/22 （リストにない 1 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 · 要求されたリソースが見つからなかった

これが答えになる理由

404 Not Found は、サーバーにその URL のリソースがないことを意味します。200 は OK、401 は Unauthorized、500 は Internal Server Error です。

答え

C · 要求されたリソースが見つからなかった

4.コンピュータネットワーク

答え: D · 12 kbit/s

これが答えになる理由

2 × 3000 × log₂ 4 = 2 × 3000 × 2 = 12,000 bit/s。レベルを増やすと速度は上がりますが、いくつ区別できるかは雑音によって制限されます。

答え

D · 12 kbit/s

5.記数法

答え: U = 152

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

104 = 0110 1000

反転後: 1001 0111

+1 → 1001 1000

符号なしとして読む

1001 1000₂ = 256 − 104 = 152

答え

U = 152

6.記数法

答え: R = 148

ビットごとに

XOR は、2 つのビットが異なるところで 1 になります。

0011 1111

XOR 1010 1011

= 1001 0100

結果の値

1001 0100₂ = 148

答え

R = 148

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