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 1588 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？
1588 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 10.20.207.208/28 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？
10.20.207.208/28
x =
3.コンピュータネットワークふつう
スイッチが、フレームを受信したポート以外のすべてのポートに送り出すことがあるのはなぜですか？
- Aフレームが 1 つのポートには大きすぎるから
- B宛先の MAC アドレスがまだアドレステーブルにないから
- Cスイッチがルーターとして動作しているから
- Dフレームの IP チェックサムが誤っており、すべてのホストが確認しなければならないから
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？
- A8 Mbit/s
- B255 Mbit/s
- C2 Mbit/s
- D1 Mbit/s
5.記数法ふつう
8 ビットのパターン 1100 0000 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？
1100 00008 bit
N =
6.記数法むずかしい
非圧縮の画像が 256 × 256 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？
256 × 256 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 < 1588
211 − 2 = 2046 ≥ 1588 → 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 = 222
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
24 = 16
このホストのサブネット
ネットワーク: ⌊208/16⌋·16 = 208
ブロードキャスト: 208 + 16 − 1 = 223
使えるホスト: 209 … 222
答え
x = 222
3.コンピュータネットワーク
答え: B · 宛先の MAC アドレスがまだアドレステーブルにないから
これが答えになる理由
未知のユニキャストアドレスに対して、スイッチはフレームをフラッディングします。宛先が応答すると、スイッチは送信元 MAC からそのポートを学習します。
答え
B · 宛先の MAC アドレスがまだアドレステーブルにないから
4.コンピュータネットワーク
答え: A · 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
A · 8 Mbit/s
5.記数法
答え: N = −64
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 + 64 = −64
答え
N = −64
6.記数法
答え: M = 256 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
256·256·32 = 2097152 bit = 262144 B
KiB に換算する
262144/1024 = 256 KiB
答え
M = 256 KiB
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