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 2^k、8 進数 8^k、16 進数 16^k
10 進数へ: Σ d_k·b^k
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 1284 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？

1284 hosts

p =

2.IPv4 サブネット化むずかしい

あるルータは次のネットワークへの経路をもっています：10.4.117.0/24, 10.4.118.0/24, 10.4.119.0/24, 10.4.120.0/24, 10.4.121.0/24, 10.4.122.0/24, 10.4.123.0/24, 10.4.124.0/24。それらすべてをカバーする 1 つの集約経路の最長のプレフィックス長 p はいくつですか？

10.4.117.0/24 … 10.4.124.0/24

p =

3.コンピュータネットワークふつう

偶数パリティを使うとき、データビット 1011001 に付け加えるパリティビットはどれですか？

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
B1 Mbit/s
C255 Mbit/s
D2 Mbit/s

5.記数法ふつう

8 ビットの 2 の補数で −88 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 = −888 bit

U =

6.記数法むずかしい

ビットを 0111 1111 OR 0001 1111 の 8 ビットの結果に設定します。結果の値 R は 10 進でいくつですか？

0111 1111OR0001 1111

R =

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 < 1284

2¹¹ − 2 = 2046 ≥ 1284 → 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: p = 20

経路集約：集約経路 a.b.c.0/p は、最初の p ビットが一致するすべてのネットワークをカバーします。最初と最後のネットワークの異なるオクテットを 2 進数で書きます。共通する先頭のビット数に、それより前のオクテットのビット数を加えたものが最長の集約プレフィックスです。

ビットを比べる

117 = 01110101

124 = 01111100

共通する先頭のビット：4

プレフィックス長

p = 16 + 4 = 20

答え

p = /20

集約経路：10.4.112.0/20 （リストにない 8 個のネットワークもカバーします）。

3.コンピュータネットワーク

答え: A · 0

これが答えになる理由

1011001 には 1 のビットが 4 つあり、すでに偶数なので、パリティビットは 0 です。奇数パリティなら 1 になります。

答え

A · 0

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: U = 168

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

88 = 0101 1000

反転後: 1010 0111

+1 → 1010 1000

符号なしとして読む

1010 1000₂ = 256 − 88 = 168

答え

U = 168

6.記数法

答え: R = 127

ビットごとに

OR は、少なくとも一方のビットが 1 のところで 1 になります。

0111 1111

OR 0001 1111

= 0111 1111

結果の値

0111 1111₂ = 127

答え

R = 127

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