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
ネットワーク 172.27.0.0/16 を、プレフィックス /22 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？
172.27.0.0/16/22
N =
2.IPv4 サブネット化むずかしい
あるホストのアドレスは 10.20.88.111/29 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？
10.20.88.111/29
x =
3.コンピュータネットワークふつう
HTTP はステートレスです。Web サイトは通常どのようにして、複数の要求にわたってユーザーのログイン状態を保ちますか？
- Aセッション ID やトークンを入れた Cookie によって
- B各ユーザーに固定の IP アドレスを与えることによって
- Cパスワードを URL に保存することによって
- DTCP コネクションを何日も開いたままにすることによって
4.コンピュータネットワークむずかしい
あるサーバーの秘密鍵が 1 年後に盗まれます。今日記録されたセッションを安全に保つ TLS の特性はどれですか？
- A暗号化の前にデータを圧縮すること
- B一時的な Diffie-Hellman 鍵交換による前方秘匿性
- C証明書を 2 回送ること
- Dより長いドメイン名を使うこと
5.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −69 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 = −698 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 24 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 px24 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3溶液
1.IPv4 サブネット化
答え: N = 64
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
22 − 16 = 6
サブネット数
N = 26 = 64
答え
N = 64
各 /22 サブネットには 210 − 2 = 1022 個の使えるホストがあります。
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
23 = 8
このホストのサブネット
ネットワーク: ⌊111/8⌋·8 = 104
ブロードキャスト: 104 + 8 − 1 = 111
使えるホスト: 105 … 110
答え
x = 111
3.コンピュータネットワーク
答え: A · セッション ID やトークンを入れた Cookie によって
これが答えになる理由
サーバーはセッション ID やトークンを含む Cookie を設定し、ブラウザーは要求のたびにそれを返すため、サーバーはユーザーを識別できます。
答え
A · セッション ID やトークンを入れた Cookie によって
4.コンピュータネットワーク
答え: B · 一時的な Diffie-Hellman 鍵交換による前方秘匿性
これが答えになる理由
一時的な (EC)DHE では、各セッション鍵は破棄される一時的な値から導かれます。長期的な鍵は交換に署名するだけなので、後でそれが盗まれても過去のトラフィックは復号されません。
答え
B · 一時的な Diffie-Hellman 鍵交換による前方秘匿性
5.記数法
答え: U = 187
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
69 = 0100 0101
反転後: 1011 1010
+1 → 1011 1011
符号なしとして読む
1011 1011₂ = 256 − 69 = 187
答え
U = 187
6.記数法
答え: M = 768 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
512·512·24 = 6291456 bit = 786432 B
KiB に換算する
786432/1024 = 768 KiB
答え
M = 768 KiB
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