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 1498 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？
1498 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 10.20.235.111/30 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？
10.20.235.111/30
x =
3.コンピュータネットワークふつう
ホストにおけるデフォルトゲートウェイの役割は何ですか？
- ADNS サーバーである
- Bホストが接続されているスイッチのポートである
- CMAC アドレスを割り当てる
- D他のネットワーク宛てのトラフィックに使われるルーターである
4.コンピュータネットワークむずかしい
衝突を繰り返した後、従来の Ethernet の端末は、毎回 2 倍になる範囲から待ち時間を選びます。なぜですか？
- Aすべての端末を 1 つのクロックに同期させるため
- Bケーブルが信号をより遠くまで運べるようにするため
- C共有ケーブル上で、MAC アドレスが最も大きい端末を優先するため
- D多数の端末が競合しているときに再び衝突する確率を下げるため
5.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −111 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 = −1118 bit
U =
6.記数法むずかしい
非圧縮の画像が 512 × 512 ピクセル、1 ピクセルあたり 32 ビットです。必要なメモリ M は何 KiB（1 KiB = 1024 バイト）ですか？
512 × 512 px32 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3溶液
1.IPv4 サブネット化
答え: p = 21
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
210 − 2 = 1022 < 1498
211 − 2 = 2046 ≥ 1498 → h = 11
プレフィックス長
p = 32 − 11 = 21
答え
p = /21
2.IPv4 サブネット化
答え: x = 111
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
22 = 4
このホストのサブネット
ネットワーク: ⌊111/4⌋·4 = 108
ブロードキャスト: 108 + 4 − 1 = 111
使えるホスト: 109 … 110
答え
x = 111
3.コンピュータネットワーク
答え: D · 他のネットワーク宛てのトラフィックに使われるルーターである
これが答えになる理由
ホストはローカル以外の宛先へのパケットをデフォルトゲートウェイ（通常はローカルのルーター）に送ります。
答え
D · 他のネットワーク宛てのトラフィックに使われるルーターである
4.コンピュータネットワーク
答え: D · 多数の端末が競合しているときに再び衝突する確率を下げるため
これが答えになる理由
衝突が重なるほど競合が多いことを示すため、ランダムな範囲を広げると、端末が異なるスロットを選ぶ可能性が高くなります。中央の制御なしに負荷に適応します。
答え
D · 多数の端末が競合しているときに再び衝突する確率を下げるため
5.記数法
答え: U = 145
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
111 = 0110 1111
反転後: 1001 0000
+1 → 1001 0001
符号なしとして読む
1001 0001₂ = 256 − 111 = 145
答え
U = 145
6.記数法
答え: M = 1024 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
512·512·32 = 8388608 bit = 1048576 B
KiB に換算する
1048576/1024 = 1024 KiB
答え
M = 1024 KiB
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