コンピュータサイエンス基礎:直前対策パック

公式集、全トピックの解法の要点、20 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

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

命題論理と証明

真理値表の行
2ⁿ
含意
p → q ≡ ¬p ∨ q ≡ ¬q → ¬p
含意の否定
¬(p → q) ≡ p ∧ ¬q
同値(双条件)
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
ド・モルガンの法則
¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
分配法則
p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r), p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
量化子の否定
¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x), ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
肯定式(modus ponens)、否定式(modus tollens)
p → q, p ⊢ q; p → q, ¬q ⊢ ¬p

解き方

  1. 異なる変数の数を数えます:真理値表の行数は 2ⁿ で、最初の行はすべて 1 です。
  2. 部分式ごとに列を用意し、内側から順に列を埋めていきます。
  3. 各結合子の規則を適用します:→ が 0 になるのは 1 → 0 のときだけ、↔ は両辺が一致するとき 1 です。
  4. 同値の判定では最後の列を行ごとに比べます。論証の判定では、すべての前提が 1 である行だけを見ます。
  5. 量化された文を否定するには、¬ を内側へ移し、∀ と ∃ を入れ替え、内側の式を否定します。

デジタル論理:ゲート・カルノー図・フリップフロップ

基本ゲート
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
ブールの規則
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
ド・モルガンの法則
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
カルノー図の並び順
00, 01, 11, 10 (Gray code)
2ᵏ 個のセルのグループ
k 個の変数が消える
4 対 1 マルチプレクサ
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
フリップフロップ
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
カウンタ
n ビット:2ⁿ 状態; mod-N:2ⁿ ≥ N を満たす最小の n; fout = fclk/N
リップルカウンタ
fmax = 1/(n·tpd)
リングカウンタとジョンソンカウンタ
n 状態と 2n 状態

解き方

  1. 回路では、入力から出力へ向かってゲートを 1 つずつ進み、各配線に値を書き込むか、式を書いて真理値表を埋めましょう。
  2. 簡単化するには、1(とドントケアは X として)を、行と列がグレイコード 00, 01, 11, 10 のカルノー図に書き込みましょう。
  3. 1 を、1, 2, 4, 8, 16 個のセルからなる、できるだけ少なくできるだけ大きなグループで、端をまたぎながら覆いましょう。各グループは、一定のままの変数からなる 1 つの積項です。POS 形には 0 をグループ化します。
  4. フリップフロップとカウンタでは、各有効クロックエッジで入力を読み取り、エッジごとの状態を書き出し、n ビットのカウンタは 2ⁿ 個の状態で折り返すことを忘れないようにしましょう。

整数論と合同式

余りのある割り算
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
ユークリッド
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
最小公倍数
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
逆行列
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
一次合同式
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
オイラーのトーシェント関数
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
フェルマー
aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p)
RSA
n = pq, φ = (p − 1)(q − 1), d = e⁻¹ mod φ, c = mᵉ mod n, m = cᵈ mod n

解き方

  1. まずすべての数を n で割った余りに直します。余りは 0 から n − 1 の間です。
  2. 最大公約数は、ユークリッドの互除法で割り算を繰り返して求めます。最後の 0 でない余りが最大公約数です。
  3. 逆元は拡張ユークリッドの互除法で求め、a の係数を取ります。負なら n を足します。
  4. a·x ≡ b は a⁻¹ を掛けて解きます。2 つの合同式は x = r₁ + m₁k とおいて組み合わせます。
  5. べき乗では、指数を 2 進数で書いて平方を繰り返します。RSA では d = e⁻¹ mod φ(n)、φ(n) = (p − 1)(q − 1) です。

グラフ理論

握手補題
Σ deg(v) = 2|E|
完全グラフ
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
正則グラフ
|E| = n·k/2
木と森
|E| = n − 1, |E| = n − c
木の葉
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
オイラー
閉路:すべての次数が偶数; 路:奇数次数がちょうど 2 つ
Kn のハミルトン閉路
(n − 1)!/2
ダイクストラ法の更新
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
長さ L の歩道
(Mᴸ)ij

解き方

  1. 各頂点の次数を書き出します。次数の総和は辺の数の 2 倍になります。
  2. オイラーの問題では、グラフが連結であることを確かめ、奇数次数の頂点を数えます。
  3. 木では、辺が n − 1 本であることと握手補題を使います。
  4. ダイクストラ法では、暫定距離の表をつくり、毎回、未確定の頂点のうち最小のものを確定します。
  5. 最小全域木では、辺を重みの順に並べ、閉路をつくる辺を飛ばす方法(クラスカル法)か、始点から 1 本の木を成長させる方法(プリム法)を使います。

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

2演習問題

1.記数法ふつう
8 ビットの 2 の補数0−12806403201608040201

8 ビットの 2 の補数で −56 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 = −568 bit
U =
2.記数法むずかしい
ビットをクリックして設定します012806403201608040201

ビットを 1101 0101 >> 3 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?

1101 0101>> 3
R =
3.命題論理と証明ふつう
¬p → ¬(q ∧ r)p → (q ∧ r)¬(q ∧ r) → ¬p(q ∧ r) ∧ ¬p

(q ∧ r) → p を対偶によって証明しようとしています。代わりに証明する含意はどれですか? クリックしてください。

(q ∧ r) → p
  1. 1¬p → ¬(q ∧ r)
  2. 2p → (q ∧ r)
  3. 3¬(q ∧ r) → ¬p
  4. 4(q ∧ r) ∧ ¬p
4.命題論理と証明むずかしい
r ∨ q¬pp ∨ qp ∧ q

前提 r ∨ p; ¬r ∨ q が与えられています。そこから導かれる結論はどれですか? クリックしてください。

r ∨ p¬r ∨ q
  1. 1r ∨ q
  2. 2¬p
  3. 3p ∨ q
  4. 4p ∧ q
5.デジタル論理:ゲート・カルノー図・フリップフロップふつう
MUX1I0​C′I1​CI2​CI3​ABS1​S0​F

4 対 1 マルチプレクサの選択入力が S₁ = A、S₀ = B で、データ入力は I₀ = 1、I₁ = C′、I₂ = C、I₃ = C につながれています。A, B, C の 8 通りの組み合わせのうち、出力 F = 1 になるのはいくつですか? N を求めてください。

I₀ = 1I₁ = C′I₂ = CI₃ = C
N =
6.デジタル論理:ゲート・カルノー図・フリップフロップむずかしい
CLKD123456

正エッジトリガの D フリップフロップが Q = 0 から始まり、図の入力を受け取ります。Q が 1 から 0 に戻る最初のクロックエッジをクリックしてください。

Q₀ = 0D
  1. 1クロックエッジ 1
  2. 2クロックエッジ 2
  3. 3クロックエッジ 3
  4. 4クロックエッジ 4
  5. 5クロックエッジ 5
  6. 6クロックエッジ 6
7.整数論と合同式ふつう

19 を法とする 10 の逆元を求めてください:0 < x < 19 かつ 10·x ≡ 1 (mod 19) を満たす数 x です。

a = 10n = 19
10−1 mod 19 =
8.整数論と合同式むずかしい
mc = me​ mod ncm = cd​ mod nm(n, e) = (527, 17)d = ?

ある RSA 鍵は、素数 p = 17 と q = 31、公開指数 e = 17 を使います。秘密指数 d(0 < d < φ(n))を求めてください。

p = 17q = 31e = 17
d =
9.アルゴリズムと計算量ふつう

プリム法は最小全域木をどのように構築しますか?

  1. A閉路がなくなるまで最も高い辺を取り除く
  2. B幅優先探索を実行し、BFS 木を残す
  3. Cすべての辺を重みでソートし、森の中で閉路をつくる場合を除いて 1 本ずつ加える
  4. D開始頂点から 1 本の木を成長させ、木から出る最も安い辺を加える
10.アルゴリズムと計算量むずかしい

クラス NP の定義として正しいものはどれですか?

  1. Aどのアルゴリズムでも解けない問題
  2. B多項式時間で解けない問題
  3. C多項式でない問題
  4. D証拠(certificate)が与えられれば、「はい」の答えを多項式時間で検証できる決定問題
11.データ構造ふつう

深さ優先探索(反復版)で使われるデータ構造はどれですか。

  1. Aハッシュテーブルのみ
  2. Bキュー
  3. Cスタック
  4. Dヒープ
12.データ構造むずかしい

n 個の数からなるストリームから、O(k) のメモリで最小の k 個の値を保持しなければなりません。O(n log k) 時間で動作する方法はどれですか。

  1. Aサイズ k の最大ヒープを使い、より小さい値が来たら根を置き換える
  2. Bn 個すべての値のソート済み配列
  3. Cn 個すべての値を保持する最小ヒープで、最後に小さい方から k 個を取り出す
  4. D最後の k 個の値の FIFO キュー
13.グラフ理論ふつう

完全グラフ K4 には、異なるハミルトン閉路が何個Hありますか? 始点や向きだけが異なる閉路は同じものとして数えます。

K4
H =
14.グラフ理論むずかしい
ABCDEF

F を始点かつ終点とする、長さ 2 の閉じた歩道はいくつありますか? 歩道では頂点や辺を繰り返してもかまいません。その数を N とします。

M = 隣接行列L = 2
N =
15.データベースと SQLふつう

2 つの SELECT クエリの間で使う INTERSECT は何を返しますか?

  1. A両方の結果のすべての行
  2. B結果の直積
  3. C1 つ目の結果にあって 2 つ目にない行
  4. D両方の結果に現れる行
16.データベースと SQLむずかしい

多くの DBMS が、排他ロックをコミットまで保持する厳格な 2 相ロックを使うのはなぜですか?

  1. Aトランザクションがダーティなデータを安全に読めるようにするから
  2. Bトランザクションログを不要にするから
  3. Cデッドロックを起こらなくするから
  4. D誰も未コミットの書き込みを読めないので、連鎖的なアボートを防げるから
17.コンピュータネットワークふつう

/20 に対応するサブネットマスクはどれですか?

  1. A255.255.248.0
  2. B255.255.224.0
  3. C255.255.255.240
  4. D255.255.240.0
18.コンピュータネットワークむずかしい

冗長なスイッチ間リンクを持つネットワークで、ブロードキャストのループを防ぐ仕組みはどれですか?

  1. ADHCP スヌーピング
  2. BNAT
  3. Cスパニングツリープロトコル(Spanning Tree Protocol)
  4. DARP キャッシュ
19.IPv4 サブネット化ふつう
/?11111111111111111111100000000000ネットワーク部ホスト部

ある部署では、1 つのサブネット内に 1411 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?

1411 hosts
p =
20.IPv4 サブネット化むずかしい

ネットワーク 192.168.21.0/24 を、次の LAN 用に VLSM で分割します:A: 15 ホスト, B: 6 ホスト, C: 20 ホスト, D: 13 ホスト, E: 56 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 C 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: 15B: 6C: 20D: 13E: 56
x =

3溶液

1.記数法

答え: U = 200

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

56 = 0011 1000
反転後: 1100 0111
+1 → 1100 1000

符号なしとして読む

1100 1000₂ = 256 − 56 = 200

答え

U = 200
2.記数法

答え: R = 26

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。

ビットごとに

3 だけ右にシフトすると、すべてのビットが 3 桁右へ動きます。右端からはみ出したビットは失われ、左側には 0 が入ります。

1101 0101 >> 3
= 0001 1010

結果の値

0001 1010₂ = 26

答え

R = 26
3.命題論理と証明

答え: ¬p → ¬(q ∧ r)

論理的同値:2 つの論理式は、真理値表のすべての行で同じ値をとるとき同値(≡)です。恒真式(トートロジー)はすべての行で 1、矛盾(恒偽式)はすべての行で 0、どちらでもないものは充足可能な非恒真式です。役に立つ法則:ド・モルガンの法則 ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b と ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b、a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a(対偶)、¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b、そして分配法則 a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c)。

含意の各部分

a = q ∧ r, b = p

対偶

¬b → ¬a = ¬p → ¬(q ∧ r)

答え

¬p → ¬(q ∧ r)

対偶は元の主張と同値なので、それを証明すれば元の主張が証明できます。

4.命題論理と証明

答え: p ∨ q

量化子と論証:¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x)、¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)。否定を内側へ移し、通過する量化子をすべて入れ替え、内側の式は ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b のような命題論理の法則で否定します。論証は、すべての前提が 1 であるどの行でも結論が 1 のとき、妥当です。前提が真で結論が偽になる行が 1 つでもあれば、それは反例であり、その論証が妥当でないことを示します。

すべての前提が真の行

p = 1, q = 1, r = 1: r ∨ q = 1, ¬p = 0, p ∨ q = 1, p ∧ q = 1
p = 1, q = 1, r = 0: r ∨ q = 1, ¬p = 0, p ∨ q = 1, p ∧ q = 1
p = 1, q = 0, r = 0: r ∨ q = 0, ¬p = 0, p ∨ q = 1, p ∧ q = 0
p = 0, q = 1, r = 1: r ∨ q = 1, ¬p = 1, p ∨ q = 1, p ∧ q = 0

結論

p ∨ q (分解能)

答え

p ∨ q
5.デジタル論理:ゲート・カルノー図・フリップフロップ

答え: N = 5

マルチプレクサ:2ⁿ 対 1 のマルチプレクサは、データ入力の 1 つを出力に通します。選択線を 2 進数として読んだ値が、どれを通すかを決めます。選択線 S₁S₀ = AB の 4 対 1 MUX では、F = A′B′·I₀ + A′B·I₁ + AB′·I₂ + AB·I₃ です。データ入力を 0, 1, C, C′ につなぐと、MUX は A, B, C の任意の関数を出力でき、1 つのチップで論理をつくる一般的な方法です。

出力の式

F = A′B′ + A′BC′ + AB′C + ABC

F = 1 の行

ABC = 000, 001, 010, 101, 111
N = 5

答え

N = 5
6.デジタル論理:ゲート・カルノー図・フリップフロップ

答え: クロックエッジ 6

フリップフロップとカウンタ:フリップフロップは、有効なクロックエッジでだけ変化します。D は入力をコピーし(Q⁺ = D)、T は T = 1 のときトグルし、JK は 00 で保持、01 でリセット、10 でセット、11 でトグルします。n ビットの 2 進カウンタには 2ⁿ 個の状態があり、2ⁿ を法として数えます。mod-N カウンタは 0, 1, …, N − 1 と数えて 0 に戻り、2ⁿ ≥ N を満たす最小の n 個のフリップフロップが必要です。リップルカウンタの各段は周波数を半分にするので、mod-N カウンタの最後の出力は fclk/N で動作します。n 個のフリップフロップのジョンソンカウンタには 2n 個の状態があり、リングカウンタには n 個あります。

エッジごとの Q

D フリップフロップは、立ち上がりエッジごとに D をコピーします:Q⁺ = D。

1: D = 0 → Q = 0
2: D = 0 → Q = 0
3: D = 0 → Q = 0
4: D = 0 → Q = 0
5: D = 1 → Q = 1
6: D = 0 → Q = 0

1 から 0 への最初の変化

クロックエッジ 6

答え

クロックエッジ 6
7.整数論と合同式

答え: 10−1 mod 19 = 2

逆元と合同式:a が n を法として逆元をもつのは、gcd(a, n) = 1 のときに限ります。拡張ユークリッドの互除法で 1 = s·n + t·a と書くと、a⁻¹ ≡ t (mod n) です。gcd(a, n) = 1 のとき、合同式 a·x ≡ b (mod n) の解は x ≡ a⁻¹·b です。法が互いに素な 2 つの合同式 x ≡ r₁ (mod m₁) と x ≡ r₂ (mod m₂) には、m₁·m₂ を法として 1 つの解があります(中国の剰余定理)。オイラーの φ(n) は、1 から n までの数のうち n と互いに素なものの個数です:φ(n) = n·∏(1 − 1/p)。

拡張ユークリッドの互除法

各余り r は r ≡ t·10 (mod 19) と書けます。

r = 19, t = 0
r = 10, q = 1, t = 1
r = 9, q = 1, t = −1
r = 1, q = 9, t = 2

逆行列

1 ≡ 2·10 (mod 19)
x = 2
確認: 10·2 = 20 = 1·19 + 1

答え

10−1 mod 19 = 2
8.整数論と合同式

答え: d = 113

冪剰余と RSA:aᵏ mod n は反復二乗法で計算します:k を 2 進数で書き、二乗し、毎回簡約し、ビットが 1 の冪を掛けます。フェルマー:素数 p が a を割り切らないとき aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) なので、指数は p − 1 を法として簡約できます。RSA:素数 p と q を選び、n = p·q、φ(n) = (p − 1)(q − 1) とします。公開指数 e は φ(n) と互いに素で、秘密指数は d = e⁻¹ mod φ(n) です。暗号化は c = mᵉ mod n、復号は m = cᵈ mod n で行います。

法とトーシェント関数

n = 17·31 = 527
φ(n) = 16·30 = 480

拡張ユークリッドの互除法

r = 480, t = 0
r = 17, q = 28, t = 1
r = 4, q = 4, t = −28
r = 1, q = 4, t = 113

秘密指数

d = 113
確認: 17·113 = 1921 = 4·480 + 1

答え

d = 113
9.アルゴリズムと計算量

答え: D · 開始頂点から 1 本の木を成長させ、木から出る最も安い辺を加える

これが答えになる理由

木をまたぐ辺の優先度付きキューを用いるプリム法は、二分ヒープを使うと O(E log V) で動作します。

答え

D · 開始頂点から 1 本の木を成長させ、木から出る最も安い辺を加える
10.アルゴリズムと計算量

答え: D · 証拠(certificate)が与えられれば、「はい」の答えを多項式時間で検証できる決定問題

これが答えになる理由

NP の問題では、たとえば与えられた割り当てがブール式を充足することの確認のように、提案された解(証拠)をすばやく検証できます。

答え

D · 証拠(certificate)が与えられれば、「はい」の答えを多項式時間で検証できる決定問題
11.データ構造

答え: C · スタック

これが答えになる理由

DFS はできるだけ深く探索するため、自然にスタック(または再帰の呼び出しスタック)を使います。BFS はキューを使います。

答え

C · スタック
12.データ構造

答え: A · サイズ k の最大ヒープを使い、より小さい値が来たら根を置き換える

これが答えになる理由

最大ヒープの根は保持している値の最大値です。それより小さい新しい値は O(log k) でそれと置き換わるので、ヒープは常にそれまでの最小の k 個を保持します。

答え

A · サイズ k の最大ヒープを使い、より小さい値が来たら根を置き換える
13.グラフ理論

答え: H = 3

オイラー、ハミルトン、木:連結グラフは、すべての頂点の次数が偶数のときオイラー閉路(すべての辺を 1 回ずつ通って始点に戻る)をもち、ちょうど 2 つの頂点の次数が奇数のとき、閉路でないオイラー路をもちます。その路は、一方の奇数次数の頂点から他方へ通ります。ハミルトン閉路はすべての頂点を 1 回ずつ訪れ、Kn には (n − 1)!/2 個あります。n 個の頂点をもつ木には n − 1 本の辺があり、m 本の辺をもつ連結グラフは、m − n + 1 本の辺を取り除いても全域木が残ります。

数える

H = (4 − 1)!/2 = 6/2 = 3

答え

H = 3
14.グラフ理論

答え: N = 2

次数:頂点の次数は、その頂点に接する辺の数です。どの辺にも端が 2 つあるので、次数の和は辺の数の 2 倍になります:Σ deg(v) = 2|E|(握手補題)。したがって、奇数次数の頂点の数は偶数です。Kn には n(n − 1)/2 本の辺があり、n 個の頂点をもつ k 正則グラフには nk/2 本、n 個の頂点をもつ木には n − 1 本の辺があります。

隣接行列

A: 0 1 1 0 0 0
B: 1 0 1 1 1 0
C: 1 1 0 0 1 0
D: 0 1 0 0 0 1
E: 0 1 1 0 0 1
F: 0 0 0 1 1 0

共通の隣接頂点

(M²)FF = 0·0 + 0·0 + 0·0 + 1·1 + 1·1 + 0·0 = 2

答え

N = 2
15.データベースと SQL

答え: D · 両方の結果に現れる行

これが答えになる理由

INTERSECT は両方のクエリに存在する行だけを残し、UNION と同様にデフォルトで重複を取り除きます。

答え

D · 両方の結果に現れる行
16.データベースと SQL

答え: D · 誰も未コミットの書き込みを読めないので、連鎖的なアボートを防げるから

これが答えになる理由

基本的な 2PL は直列化可能性を保証しますが、書き込みロックを早く解放すると、後でロールバックされるデータをほかが読んでしまうことがあります。厳格な 2PL はこれを避けます。

答え

D · 誰も未コミットの書き込みを読めないので、連鎖的なアボートを防げるから
17.コンピュータネットワーク

答え: D · 255.255.240.0

これが答えになる理由

/20 は 8 + 8 + 4 個の 1 のビットを意味します。第 3 オクテットの 4 つの 1 のビットは 11110000 = 240 なので、マスクは 255.255.240.0 です。

答え

D · 255.255.240.0
18.コンピュータネットワーク

答え: C · スパニングツリープロトコル(Spanning Tree Protocol)

これが答えになる理由

STP はルートブリッジを選出して冗長な経路をブロックし、アクティブなリンクに障害が発生するとブロックを解除します。

答え

C · スパニングツリープロトコル(Spanning Tree Protocol)
19.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 < 1411
211 − 2 = 2046 ≥ 1411 → h = 11

プレフィックス長

p = 32 − 11 = 21

答え

p = /21
20.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

E: 56 ホスト → 26 = 64 (/26)
C: 20 ホスト → 25 = 32 (/27)
A: 15 ホスト → 25 = 32 (/27)
D: 13 ホスト → 24 = 16 (/28)
B: 6 ホスト → 23 = 8 (/29)

割り当て(大きい順)

E: .0 – .63
C: .64 – .95
A: .96 – .127
D: .128 – .143
B: .144 – .151

答え

x = 64

LAN C:192.168.21.64/27。

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