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 1086 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？
1086 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 10.20.78.96/26 です。そ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？
10.20.78.96/26
x =
3.コンピュータネットワークふつう
あるルーターに 10.0.0.0/8 と 10.1.0.0/16 の経路があります。10.1.5.5 宛てのパケットにはどちらの経路を使いますか？
- A最長一致のプレフィックスである 10.1.0.0/16
- B/16 よりも多くのアドレスをカバーするので、10.0.0.0/8
- C先に追加された 10.0.0.0/8
- D両方の経路で、トラフィックを均等に分ける
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？
- A255 Mbit/s
- B1 Mbit/s
- C8 Mbit/s
- D2 Mbit/s
5.記数法ふつう
−20 を 8 ビットの 2 の補数パターンで表しなさい。そのパターンを符号なし 2 進数として読むと、10 進数での値 U はいくつですか？
N = −208 bit
U =
6.記数法むずかしい
あるシステムで、922 個の項目それぞれに同じ長さの固有の 2 進コードを割り当てます。必要なビット数 b は最小でいくつですか？
922
b = bit
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 < 1086
211 − 2 = 2046 ≥ 1086 → 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
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
26 = 64
このホストのサブネット
ネットワーク: ⌊96/64⌋·64 = 64
ブロードキャスト: 64 + 64 − 1 = 127
使えるホスト: 65 … 126
答え
x = 64
3.コンピュータネットワーク
答え: A · 最長一致のプレフィックスである 10.1.0.0/16
これが答えになる理由
IP 転送はロンゲストプレフィックスマッチを使います。宛先に一致するすべての経路のうち、マスクが最も長いものが選ばれます。
答え
A · 最長一致のプレフィックスである 10.1.0.0/16
4.コンピュータネットワーク
答え: C · 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
C · 8 Mbit/s
5.記数法
答え: U = 236
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。
反転して 1 を足す
20 = 0001 0100
反転後: 1110 1011
+1 → 1110 1100
符号なしとして読む
1110 1100₂ = 256 − 20 = 236
答え
U = 236
6.記数法
答え: b = 10 bit
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。
2 のべき乗
29 = 512 < 922
210 = 1024 ≥ 922
答え
b = 10
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