令和3年度春期 ITサービスマネージャ 午前Ⅰ 問10

ビット演算とマスクの役割を整理

サブネットマスクの各ビットが何を意味するかを先に自分で確認し、そのうえで論理演算が各ビットにどう作用するかを一ビットずつ追う視点で検討しましょう。演算の性質を曖昧にしたまま式を選ばないことが大切です。

この問題で問われていること

この問題で確認すべき観点は一つです。各論理演算がマスクのビット値と組み合わさったときに、元のアドレスのビットをそのまま残すのか、固定値に置き換えるのかを正確に把握しているかどうかです。

視点

論理積・論理和・排他的論理和・否定は、入力ビットの組合せごとに決まった出力を返します。真理値表を自分で書き、片方の入力が0のときと1のときに出力がどうなるかを整理しておくと、マスクを使った演算の意味をビット単位で説明できます。サブネットマスクについても、1と0がそれぞれアドレスのどの範囲に対応するかを定義に立ち返って確認しておきましょう。

確認ポイント

• 各論理演算の真理値表を自分で書き、片方の入力を0や1に固定したときの出力を確認したか
• サブネットマスクの1のビットと0のビットが、それぞれ何を示すかを定義から確認したか
• 小さな架空の値を使って式を一ビットずつ手で計算し、結果が自分の理解と合うか確かめたか

正解

ウ

解説

ホスト部を取り出すには、サブネットマスクmを反転してホスト部の位置だけを1にし、それとIPアドレスaの論理積を取ります。そのため、正解はウの a＆～m です。

理由

サブネットマスクmは、ネットワーク部のビットが1、ホスト部のビットが0です。～mはこれを反転するので、ホスト部だけが1になります。論理積では、相手のビットが1の位置だけ元の値が残り、0の位置は0になります。したがって a＆～m を計算すると、aのネットワーク部は0になり、ホスト部だけがそのまま残ります。例：a＝192.168.1.130、m＝255.255.255.0 のとき、～m＝0.0.0.255 なので、a＆～m＝0.0.0.130 となり、ホスト部の130が取り出せます。

比較

同じ例で他の式も計算すると、～aは63.87.254.125です。アの ～a＆m は63.87.254.0、イの ～a｜m は255.255.255.125、エの a｜～m は192.168.1.255 になります。どれもaのホスト部（130）をそのまま取り出した値ではありません。なお、a＆m はネットワークアドレス（192.168.1.0）を求める式です。ホスト部を取り出すには、aを反転せずに、反転したmとの論理積を取る必要があります。

選択肢ア

これは不正解だよ。～a＆m は、反転したaのうちマスクが1のネットワーク部だけを残す式だよ。ホスト部は0になり、残るネットワーク部もビットが反転している。例：a＝192.168.1.130、m＝255.255.255.0 では 63.87.254.0 になり、ホスト部の130は得られないよ。

選択肢イ

これは不正解だよ。～a｜m では、マスクが1のネットワーク部は論理和によってすべて1になる。ホスト部には反転したaの値が残るよ。例：a＝192.168.1.130、m＝255.255.255.0 では 255.255.255.125 になり、元のホスト部の値（130）は取り出せないんだ。

選択肢ウ（正解）

これは正解だよ。～mはホスト部だけが1のビット列になる。aとの論理積を取ると、ネットワーク部は0になり、aのホスト部のビットだけがそのまま残るよ。例：a＝192.168.1.130、m＝255.255.255.0 では ～m＝0.0.0.255 なので、a＆～m＝0.0.0.130 となってホスト部が得られるね。

選択肢エ

これは不正解だよ。a｜～m では、ネットワーク部はaのまま残り、ホスト部は論理和によってすべて1になる。例：a＝192.168.1.130、m＝255.255.255.0 では 192.168.1.255 になるよ。これはホスト部がすべて1のアドレスで、ホスト部だけを取り出した値ではないんだ。

学習のポイント

マスクのビットの意味と、論理積でビットを取り出す仕組み、論理和でビットを1にする仕組みを区別して押さえよう。