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 277 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？
277 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 10.20.140.10/26 です。そのサブネットで最後に使えるホストアドレスの第 4 オクテット x はいくつですか？
10.20.140.10/26
x =
3.コンピュータネットワークふつう
TCP の 3 ウェイハンドシェイクの目的は何ですか？
- Aコネクションを確立し、シーケンス番号を同期すること
- Bデータを暗号化すること
- Cデータを送る前に、ホストの IP アドレスを見つけること
- Dコネクションをすばやく切断すること
4.コンピュータネットワークむずかしい
コンテンツデリバリーネットワーク（CDN）は主にどのように Web のパフォーマンスを向上させますか？
- Aユーザーの近くにあるサーバーから、キャッシュしたコンテンツを配信する
- BDNS の名前解決を不要にする
- Cユーザー自身の自宅回線の帯域幅を増やす
- DTCP をより高速なトランスポートプロトコルに置き換える
5.記数法ふつう
8 ビットのパターン 1010 1000 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？
1010 10008 bit
N =
6.記数法むずかしい
ビットを 1011 1101 << 1 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？
1011 1101<< 1
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 < 277
29 − 2 = 510 ≥ 277 → 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 = 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。
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: ⌊10/64⌋·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 = 62
3.コンピュータネットワーク
答え: A · コネクションを確立し、シーケンス番号を同期すること
これが答えになる理由
ハンドシェイクは、データ送信前にコネクションを確立し、双方の初期シーケンス番号を取り決めます。
答え
A · コネクションを確立し、シーケンス番号を同期すること
4.コンピュータネットワーク
答え: A · ユーザーの近くにあるサーバーから、キャッシュしたコンテンツを配信する
これが答えになる理由
CDN はコンテンツのコピーを多数のエッジ拠点に置き、多くの場合 DNS を介してユーザーを近くのサーバーに誘導します。これによりレイテンシーとオリジンの負荷が減ります。
答え
A · ユーザーの近くにあるサーバーから、キャッシュしたコンテンツを配信する
5.記数法
答え: N = −88
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 + 8 = −88
答え
N = −88
6.記数法
答え: R = 122
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
1 だけ左にシフトすると、すべてのビットが 1 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。
1011 1101 << 1
= 0111 1010
結果の値
0111 1010₂ = 122
答え
R = 122
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