応用情報技術者 2021年 秋期 午前2 問35

サブネットのブロードキャスト算出【午前2解説】

正解の理由

解法ステップ

1. サブネットマスクを得る（例: 255.255.255.0）。
2. そのビットを反転する（NOT）：ホスト部が1、ネットワーク部が0となる（例: 0.0.0.255）。
3. ホストのIPアドレスと反転マスクをビットごとに論理和（OR）する。
   • ネットワーク部：反転マスクが0なのでIPのビットを保持する。
   • ホスト部：反転マスクが1なので結果は1になる（ホスト部全ビットが1）。
4. 得られたアドレスがそのサブネットのブロードキャストアドレス。

• IP: 192.168.10.5
• マスク: 255.255.255.0
• 反転マスク: 0.0.0.255
• ブロードキャスト = 192.168.10.5 OR 0.0.0.255 = 192.168.10.255

import ipaddress
ip = ipaddress.IPv4Interface("192.168.10.5/24")
net = ip.network
broadcast = ip.ip | (~net.netmask & ipaddress.IPv4Address("255.255.255.255"))
print(broadcast)  # 192.168.10.255

選択肢別の誤答解説

• ア: 「IPアドレスの各ビットを反転したものとサブネットマスクとの論理積」
  • 演算は (NOT IP) AND mask。maskのネットワーク部は1なので結果のネットワーク部はNOT(IPのネットワーク部)となり、ネットワーク情報が反転されて不正確になります。ホスト部はmask側が0なので0になり、正しいブロードキャスト（ホスト部が全1）になりません。
• イ: 「IPアドレスの各ビットを反転したものとサブネットマスクとの論理和」
  • 演算は (NOT IP) OR mask。maskのネットワーク部が1のため、その部分は強制的に1となり、ネットワーク部がすべて1になるなどネットワーク情報が保たれません。ホスト部はNOT(IP_host)のままであり、ブロードキャスト（ホスト部全1）にはなりません。
• ウ: 「サブネットマスクの各ビットを反転したものとIPアドレスとの論理積」
  • 演算は (NOT mask) AND IP。反転マスクはネットワーク部が0、ホスト部が1なので、このANDはネットワーク部をすべて0にしてしまいます（ネットワーク情報が失われる）。ホスト部はIPのまま残るため、ホスト部が全1になることはなく、ブロードキャストになりません。したがって誤りです（ネットワーク部が0になる点がポイント）。

よくある誤解

• 「反転＝ホスト部が0になる」：反転（ビット否定）はサブネットマスクに対して行えばホスト部が1になります。反転対象を取り違えると計算が逆になります。
• 「ANDでホスト部を1にできる」：ホスト部を1にするには反転マスクをORする必要がある。ANDではホスト部は元のIPに依存するため全1にはならない。
• 「ブロードキャストは単に .255 の形」：/24ではそうですが、プレフィックス長によってブロードキャストの下位オクテットは変わります（例: /26 なら末尾が .63, .127 など）。

補足コラム

• ブロードキャストアドレスは「そのサブネットの全ホスト宛の宛先」として使われます。ルータはサブネット間のブロードキャストを基本的に中継しません（限定ブロードキャストやルータ設定による例外を除く）。
• 計算はCIDR表記（/N）でも同様です：反転マスクはホスト部のビット数分だけ1になります（例: /26 → 6ビットがホスト部 → 反転マスクは下位6ビットが1）。

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