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
あるサブネットはマスク 255.255.255.224 を使っています。使えるホストアドレスはいくつ H ありますか？
255.255.255.224
H =
2.IPv4 サブネット化むずかしい
ネットワーク 192.168.122.0/24 を、次の LAN 用に VLSM で分割します：A: 14 ホスト, B: 3 ホスト, C: 24 ホスト, D: 6 ホスト, E: 28 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 D 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: 14B: 3C: 24D: 6E: 28
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両方の経路で、トラフィックを均等に分ける
- B先に追加された 10.0.0.0/8
- C最長一致のプレフィックスである 10.1.0.0/16
- D/16 よりも多くのアドレスをカバーするので、10.0.0.0/8
4.コンピュータネットワークむずかしい
ナイキストの公式によれば、4 つの信号レベルを使う雑音のない 3 kHz のチャネルの最大ビットレートはいくつですか？
- A12 kbit/s
- B6 kbit/s
- C3 kbit/s
- D24 kbit/s
5.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数で −67 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 = −678 bit
U =
6.記数法むずかしい
非圧縮の画像が 1280 × 720 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？
1280 × 720 px24 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3溶液
1.IPv4 サブネット化
答え: H = 30
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。
プレフィックス長
255.255.255.224 = /27
使えるホスト数
25 − 2 = 30
答え
H = 30
2.IPv4 サブネット化
答え: x = 80
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
E: 28 ホスト → 25 = 32 (/27)
C: 24 ホスト → 25 = 32 (/27)
A: 14 ホスト → 24 = 16 (/28)
D: 6 ホスト → 23 = 8 (/29)
B: 3 ホスト → 23 = 8 (/29)
割り当て（大きい順）
E: .0 – .31
C: .32 – .63
A: .64 – .79
D: .80 – .87
B: .88 – .95
答え
x = 80
LAN D：192.168.122.80/29。
3.コンピュータネットワーク
答え: C · 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
C · 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: A · 12 kbit/s
これが答えになる理由
2 × 3000 × log₂ 4 = 2 × 3000 × 2 = 12,000 bit/s。レベルを増やすと速度は上がりますが、いくつ区別できるかは雑音によって制限されます。
答え
A · 12 kbit/s
5.記数法
答え: U = 189
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
67 = 0100 0011
反転後: 1011 1100
+1 → 1011 1101
符号なしとして読む
1011 1101₂ = 256 − 67 = 189
答え
U = 189
6.記数法
答え: M = 2700 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
1280·720·24 = 22118400 bit = 2764800 B
KiB に換算する
2764800/1024 = 2700 KiB
答え
M = 2700 KiB
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