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 1827 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？
1827 hosts
p =
2.IPv4 サブネット化むずかしい
ネットワーク 192.168.196.0/24 を、次の LAN 用に VLSM で分割します：A: 30 ホスト, B: 53 ホスト, C: 5 ホスト, D: 9 ホスト, E: 19 ホスト。サブネットは .0 から順に、ホスト数が最も多い LAN から、収まる最小のサブネットで割り当てます。LAN A のネットワークアドレスの第 4 オクテット x はいくつですか？
A: 30B: 53C: 5D: 9E: 19
x =
3.コンピュータネットワークふつう
次のうち、プライベート IPv4 アドレスの範囲はどれですか？
- A200.1.1.0/24
- B100.0.0.0/8
- C192.168.0.0/16
- D8.8.8.0/24
4.コンピュータネットワークむずかしい
アドレス不足への対策として IPv6 に NAT が不要なのはなぜですか？
- A128 ビットのアドレス空間が十分に大きく、すべてのデバイスにグローバルアドレスを割り当てられるから
- BIPv6 はアドレスを使わないから
- CIPv6 はすべてのアドレスを暗号化するから
- DIPv6 はローカルネットワークでしか動作せず、アドレスをグローバルに共有する必要が決してないから
5.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −62 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 = −628 bit
U =
6.記数法むずかしい
非圧縮の画像が 1024 × 768 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？
1024 × 768 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 < 1827
211 − 2 = 2046 ≥ 1827 → 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 = 64
VLSM：各 LAN には 2ʰ − 2 ≥ ホスト数 となる最小のサブネット、つまりプレフィックス 32 − h を割り当てます。大きいサブネットから割り当てると、各ブロックは自身のサイズの倍数にそろうので、ネットワークアドレスはブロックサイズを足し合わせて求まります。
LAN ごとのブロックサイズ
B: 53 ホスト → 26 = 64 (/26)
A: 30 ホスト → 25 = 32 (/27)
E: 19 ホスト → 25 = 32 (/27)
D: 9 ホスト → 24 = 16 (/28)
C: 5 ホスト → 23 = 8 (/29)
割り当て（大きい順）
B: .0 – .63
A: .64 – .95
E: .96 – .127
D: .128 – .143
C: .144 – .151
答え
x = 64
LAN A：192.168.196.64/27。
3.コンピュータネットワーク
答え: C · 192.168.0.0/16
これが答えになる理由
プライベート範囲は 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16 で、公共のインターネット上ではルーティングされません。
答え
C · 192.168.0.0/16
4.コンピュータネットワーク
答え: A · 128 ビットのアドレス空間が十分に大きく、すべてのデバイスにグローバルアドレスを割り当てられるから
これが答えになる理由
IPv6 には約 3.4 × 10³⁸ 個のアドレスがあるため、IPv4 で NAT が必要になったアドレス不足は解消されます。セキュリティは引き続きファイアウォールが担います。
答え
A · 128 ビットのアドレス空間が十分に大きく、すべてのデバイスにグローバルアドレスを割り当てられるから
5.記数法
答え: U = 194
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
62 = 0011 1110
反転後: 1100 0001
+1 → 1100 0010
符号なしとして読む
1100 0010₂ = 256 − 62 = 194
答え
U = 194
6.記数法
答え: M = 3072 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
1024·768·32 = 25165824 bit = 3145728 B
KiB に換算する
3145728/1024 = 3072 KiB
答え
M = 3072 KiB
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