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
/16 → /2011111111111111111111000000000000ネットワーク部ホスト部

ネットワーク 172.21.0.0/16 を、プレフィックス /20 の等しいサブネットに分割します。サブネットはいくつ N ありますか?

172.21.0.0/16/20
N =
2.IPv4 サブネット化むずかしい
最後のオクテット = 3012806403201608041211ネットワークホスト

あるホストのアドレスは 10.20.25.3/25 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?

10.20.25.3/25
x =
3.コンピュータネットワークふつう

/24 の IPv4 ネットワークで使えるホストアドレスはいくつですか?

  1. A254
  2. B252
  3. C255
  4. D256
4.コンピュータネットワークむずかしい

シャノンの定理によれば、信号対雑音比が 255 の 1 MHz のチャネルの通信容量はいくつですか?

  1. A255 Mbit/s
  2. B1 Mbit/s
  3. C8 Mbit/s
  4. D2 Mbit/s
5.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数0−12806403201608040201

8 ビットの 2 の補数で −116 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 = −1168 bit
U =
6.記数法むずかしい
12 ビット、符号なし, N = ?????????????

12 ビットに収まる最大の符号なし整数 N はいくつですか?

12 bit
N =

3溶液

1.IPv4 サブネット化

答え: N = 16

IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).

借りたビット

20 − 16 = 4

サブネット数

N = 24 = 16

答え

N = 16

各 /20 サブネットには 212 − 2 = 4094 個の使えるホストがあります。

2.IPv4 サブネット化

答え: x = 127

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

27 = 128

このホストのサブネット

ネットワーク: ⌊3/128⌋·128 = 0
ブロードキャスト: 0 + 128 − 1 = 127
使えるホスト: 1 … 126

答え

x = 127
3.コンピュータネットワーク

答え: A · 254

これが答えになる理由

/24 はホスト部が 8 ビットなので、2⁸ = 256 アドレスです。ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスが予約されるため、ホストに使えるのは 254 です。

答え

A · 254
4.コンピュータネットワーク

答え: C · 8 Mbit/s

これが答えになる理由

C = 10⁶ × log₂(256) = 10⁶ × 8 = 8 Mbit/s。これは雑音のあるチャネルで誤りなく送れるデータ速度の上限です。

答え

C · 8 Mbit/s
5.記数法

答え: U = 140

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

116 = 0111 0100
反転後: 1000 1011
+1 → 1000 1100

符号なしとして読む

1000 1100₂ = 256 − 116 = 140

答え

U = 140
6.記数法

答え: N = 4095

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。

最大値

212 − 1 = 4095

答え

N = 4095

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