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 576 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？
576 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 172.20.175.25/22 です。そのサブネットのブロードキャストアドレスの第 3 オクテット x はいくつですか？
172.20.175.25/22
x =
3.コンピュータネットワークふつう
信号が光ファイバーの中を約 2 × 10⁸ m/s で 2000 km 進みます。伝搬遅延はどれだけですか？
- A100 ms
- B1 ms
- C10 ms
- D0.1 ms
4.コンピュータネットワークむずかしい
あるリモート端末アプリケーションが、キー入力の小さなパケットが送信を保留されるために反応が鈍く感じられます。原因となっていることが多い TCP の仕組みはどれですか？
- A3 ウェイハンドシェイク
- BNagle アルゴリズム
- Cスロースタート
- D高速再送
5.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −55 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 = −558 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 16 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 px16 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3溶液
1.IPv4 サブネット化
答え: p = 22
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
29 − 2 = 510 < 576
210 − 2 = 1022 ≥ 576 → h = 10
プレフィックス長
p = 32 − 10 = 22
答え
p = /22
2.IPv4 サブネット化
答え: x = 175
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。
第 3 オクテットのブロックサイズ
22 = 4
このホストのサブネット
ネットワーク: 172.20.172.0
ブロードキャスト: 172.20.175.255
答え
x = 175
3.コンピュータネットワーク
答え: C · 10 ms
これが答えになる理由
2 × 10⁶ m / 2 × 10⁸ m/s = 0.01 s = 10 ms。伝搬遅延は距離と媒体で決まり、パケットサイズには依存しません。
答え
C · 10 ms
4.コンピュータネットワーク
答え: B · Nagle アルゴリズム
これが答えになる理由
Nagle アルゴリズムは、先に送ったデータが確認応答されていない間、小さなセグメントをまとめるために待ちます。帯域幅は節約できますが、対話的なトラフィックには遅延が加わります。
答え
B · Nagle アルゴリズム
5.記数法
答え: U = 201
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
55 = 0011 0111
反転後: 1100 1000
+1 → 1100 1001
符号なしとして読む
1100 1001₂ = 256 − 55 = 201
答え
U = 201
6.記数法
答え: M = 512 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
512·512·16 = 4194304 bit = 524288 B
KiB に換算する
524288/1024 = 512 KiB
答え
M = 512 KiB
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