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 192.168.182.0/24 を /27 のサブネットに分割し、最も小さいアドレスから 1、2、3、… と番号をつけます（サブネット 1 は .0 から始まる）。サブネット 6 のブロードキャストアドレスの第 4 オクテット x はいくつですか？

192.168.182.0/24/27サブネット 6 (サブネット 1 は .0 から始まる)

x =

2.IPv4 サブネット化むずかしい

ネットワーク 192.168.238.0/24 を、次の LAN 用に VLSM で分割します：A: 13 ホスト, B: 38 ホスト, C: 53 ホスト, D: 29 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 D 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: 13B: 38C: 53D: 29

x =

3.コンピュータネットワークふつう

192.168.0.0/24 と 192.168.1.0/24 の両方を集約する 1 つのプレフィックスはどれですか？

A192.168.0.0/22
B192.168.1.0/23
C192.168.0.0/25
D192.168.0.0/23

4.コンピュータネットワークむずかしい

標準的なイーサネット（Ethernet）のペイロードの最大転送単位（MTU）はいくつですか？

A1500 バイト
B65,535 バイト
Cすべてのネットワークで 9000 バイト
D64 バイト

5.記数法ふつう

8 ビットの 2 の補数で −32 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 = −328 bit

U =

6.記数法むずかしい

あるシステムで、2669 個の項目それぞれに同じ長さの固有の 2 進コードを割り当てます。必要なビット数 b は最小でいくつですか？

2669

b = bit

3溶液

1.IPv4 サブネット化

答え: x = 191

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

サブネット番号 6

ネットワーク: (6 − 1)·32 = 160

ブロードキャスト: 160 + 32 − 1 = 191

答え

x = 191

2.IPv4 サブネット化

答え: x = 128

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: 53 ホスト → 2⁶ = 64 (/26)

B: 38 ホスト → 2⁶ = 64 (/26)

D: 29 ホスト → 2⁵ = 32 (/27)

A: 13 ホスト → 2⁴ = 16 (/28)

割り当て（大きい順）

C: .0 – .63

B: .64 – .127

D: .128 – .159

A: .160 – .175

答え

x = 128

LAN D：192.168.238.128/27。

3.コンピュータネットワーク

答え: D · 192.168.0.0/23

これが答えになる理由

0 と 1 は第 3 オクテットの最後のビット以外をすべて共有するので、プレフィックスを 1 ビット短くした 192.168.0.0 から始まる /23 が両方をちょうどカバーします。

答え

D · 192.168.0.0/23

4.コンピュータネットワーク

答え: A · 1500 バイト

これが答えになる理由

標準イーサネットは最大 1500 バイトのペイロードを運びます。これより大きな IP パケットはフラグメント化するか、パス MTU 探索（path MTU discovery）を使う必要があります。

答え

A · 1500 バイト

5.記数法

答え: U = 224

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

32 = 0010 0000

反転後: 1101 1111

+1 → 1110 0000

符号なしとして読む

1110 0000₂ = 256 − 32 = 224

答え

U = 224

6.記数法

答え: b = 12 bit

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。

2 のべき乗

2¹¹ = 2048 < 2669

2¹² = 4096 ≥ 2669

答え

b = 12

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