Obliczanie ilości hostów w podsieci, wyznaczanie zakresów hostów na podstawie podanego IP hosta i maski podsieci.

Witam. Ten poradnik zawiera jedenaście przykładów, niestety z powodu czasu, pojawi się on w częściach (aby szybciej ogarnąć, która część jest wstawiona, umieszczam poradnik w plikach (każda część w osobnym pliku). Jak skończę całość to scalę cały poradnik w jeden plik.

Pierwsza część: http://szatex.cba.pl/AdresyIP1.pdf
Część druga: http://szatex.cba.pl/AdresyIP2.pdf
Część trzecia: http://szatex.cba.pl/AdresyIP3.pdf
Część czwarta: http://szatex.cba.pl/AdresyIP4.pdf
Część piąta: http://szatex.cba.pl/AdresyIP5.pdf
Część szósta (Przykład, którego nie miało być): http://szatex.cba.pl/AdresyIP6.pdf
Część siódma: http://szatex.cba.pl/AdresyIP7.pdf
Część ósma: http://szatex.cba.pl/AdresyIP8.pdf
Część dziewiąta: http://szatex.cba.pl/AdresyIP9.pdf
Część dziesiąta: http://szatex.cba.pl/AdresyIP10.pdf

Całość w jednym pliku: http://szatex.cba.pl/AdresyIP.pdf

W razie jakiś błędów, proszę je zgłaszać.
Pozdrawiam
SzateX

 

Matematyka rozszerzona – równania kwadratowe z parametrem

Witam wszystkich, dzisiaj zajmę powyższym tematem. Zadań będzie 6 – mam nadzieję, że będzie wszystko przeze mnie zrozumiale opisane. No to zaczynamy.

Pierwsze dwa zadania dotyczą zagadnienia, w którym trzeba sprawdzić, dla jakich parametrów m, równanie ma 2 rozwiązania/1 rozwiązanie/nie ma rozwiązań. Jest to bardzo proste zagadnienie w którym musimy tylko znać 3 prawidłowości:
1. Równanie ma dwa różne rozwiązania, gdy Δ > 0
2. Równanie ma jedno rozwiązanie, gdy Δ = 0
3. Równanie nie ma rozwiązań, gdy Δ < 0

Gdy już to wiemy, pierwsze dwa zadania są bardzo proste do wykonania. No to zaczynamy:

Zad. 1.
Dla jakich wartości parametru m, równanie x2+x+m = 0, ma co najmniej jedno rozwiązanie?

Zapisujemy sobie równanie i rozpisujemy czynniki, a, b i c:1

Gdy już to zrobiliśmy obliczamy musimy wyznaczyć deltę:
2

Po wyznaczeniu delty musimy przyrównać deltę do zera zgodnie z powyższymi prawidłowościami. My musimy znaleźć m dla którego równanie ma CO NAJMNIEJ jedno rozwiązanie. To oznacza, że równanie może mieć jedno, lub dwa rozwiązania. W takim razie delta musi być większa, bądź równa zero. Możemy to zapisać jedną nierównością:
3

Jest to nierówność liniowa, więc rozwiązujemy ją poprzez przeniesienie nie wiadomej na jedną stronę, a liczba na drugą stronę:
4

Teraz możemy wyznaczyć, z tego nam wyszło, przedział, który będzie odpowiedzią:
5

Zadanie rozwiązane. Przejdźmy do kolejnego:

Zad. 2.
Dla jakich wartości parametru m, równanie x2 + (m – 1)x + 1, nie ma rozwiązania?

Zapisujemy działanie i rozpisujemy czynniki a, b i c:
6

Zapisujemy wzór na deltę:
7

Podstawiamy nasze czynniki pod wzór:
8

Teraz czas to w jakiś sposób przekształcić. Rozpisując (m-1)2 musimy skorzystać z wzoru skróconego mnożenia (a-b)2 = a2 – 2 • a • b + b2
9

Upraszczamy co się da:
10

Teraz aby to jeszcze bardziej uprościć musimy opuścić nawias:
11

Naszą deltę musimy przyrównać do jednej z prawidłowości. My mamy znaleźć takie m, aby równanie nie miało rozwiązań. Równanie nie ma rozwiązań, gdy Δ < 0. Zapiszmy tą nierówność:
12

Wyszła nam nierówność kwadratowa, którą obliczmy podobnie do równania kwadratowego. Piszemy czynniki a, b i c, aby nie pomylić z pierwszymi czynnikami dopiszmy przy nich w indeksie dolnym “m”:
13

Obliczmy deltę (też dopiszmy w indeksie dolnym “m”):
14

Gdy już nam wyszła delta, która jest dodatnia, obliczmy jej pierwiastek:
15

Czas obliczyć dwa rozwiązania. Obliczamy je z wzorów na x1 i x2, jednak zamiast x piszemy m. Napiszmy te wzory:
16

Podstawmy i obliczmy:
17

Teraz, aby dokończyć wyznaczanie rozwiązanie nierówności, musimy narysować oś i parabolę z punktami zerowymi, którymi są m1 i m2 (miejsca, gdzie wykres przecina się z osią x) – ja czerwonymi kropkami zaznaczyłem sobie miejsca zerowe, wy nie róbcie w ten sposób:
18

Ponieważ wcześniej było, że m musi być mniejsze od zera to zaznaczmy część pod osią x:
19

Końce zaznaczonego przedziału oznaczamy nie zamalowanym kółkiem, ponieważ końce nie należą do tego przedziału (gdyby w nierówności byłoby mniejsze bądź równe to oznaczylibyśmy kółkiem zamalowanym):
20

Odczytujemy przedział i podajemy odpowiedź, którą jest:
m (-1, 3)

Kolejne zadania tyczą się równań kwadratowych, w które będą miały dwa różne rozwiązania. W nich trzeba będzie znaleźć takie m, aby to równianie miało dwa różne rozwiązania dodatnie/ujemne/jednakowych znaków/różnych znaków. Aby to zrobić musimy znać pewne warunki. Jest ich 4, a o to one, dla każdego z przypadków:
1. Równanie kwadratowe ma dwa różne rozwiązania dodatnie,gdy:
21

2. Równanie kwadratowe ma dwa różne rozwiązania ujemne, gdy:
22

3. Równanie kwadratowe ma dwa różne rozwiązania jednakowych znaków, gdy:
23

4. Równanie kwadratowe ma dwa różne rozwiązania różnych znaków, gdy:
24

Gdy już to wiemy, możemy zabrać się za rozwiązywanie kolejnych 4 zadań

Zad. 3
Dla jakich wartości parametru m, równanie x2 + 8x + m + 2 = 0, ma dwa różne pierwiastki jednakowych znaków?

Zapisujemy sobie równanie i piszemy czynniki a, b i c:
25

Dopasowujemy odpowiednie warunki do naszego zadania (w tym przypadku są to warunki z trzeciego przypadku) i zapisujemy je:
26

Czas zacząć sprawdzać te warunki (jeżeli, któryś nie zgodziłby się, lub nie dałoby się go wyliczyć, oznaczałoby, że równanie nie może, w tym przypadku, mieć dwóch rozwiązań o jednakowych znakach)

Sprawdzamy pierwszy warunek, czyli czy a jest różne od zera. W tym przypadku jest. Zapisujemy to i zaczynamy obliczać deltę do drugiego warunku:
27

Teraz podstawiamy deltę do drugiego warunku:
28

Rozwiązujemy nierówność liniową. W ten sposób otrzymujemy rozwiązanie dla drugiego warunku:
29

Aby otrzymać rozwiązanie dla warunku trzeciego musimy skorzystać z wzorów Viete’a. Oto i one:
30

Trzeba tylko podstawić odpowiedni wzór pod nierówność:
31

Aby otrzymać odpowiedź do tego zadania musimy znaleźć iloczyn (cześć wspólną) z rozwiązań drugiego i trzeciego warunku.  Narysujmy oś liczbową i zaznaczmy tam te rozwiązania:
32

Wystarczy odczytać teraz część wspólną tych dwóch przedziałów. Jest nimi:
m (-2, 14)

Zadanie rozwiązane. Teraz kolejne zadanie.

Zad. 4.
Dla jakich wartości parametru m, równanie x2 + (m-3)x + m = 0, ma dwa pierwiastki o różnych znakach?

Początek jest identyczny jak poprzednio, czyli piszemy równanie, piszemy czynniki a, b i c, oraz dopasowujemy warunki do zadania (są to czwarte warunki z naszej listy):
33

Zaczynamy analizować kolejne warunki. Pierwszy jest spełniony, bo a jest różne od zera. Dla drugiego przypadku obliczamy deltę (w tym przypadku znów musimy użyć wzór skróconego mnożenia):
34

Mając deltę rozwiązujemy nierówność z drugiego warunku. Jest to nierówność kwadratowa dlatego liczymy drugą deltę:
35

Teraz obliczamy m1 i m2:
36

Gdy już mamy m1 i m2 to rysujemy wykres przedstawiający parabolę z miejscami zerowymi będącymi m1 i m2 (pamiętajcie, że ja tylko sobie tymi kropkami zaznaczyłem miejsca zerowe – wy ich nie zaznaczajcie w ten sposób):
37

Patrzymy na równanie i zaznaczamy część wykresu zgodnie z równaniem: 38

Odczytujemy zaznaczone w tym przypadku dwa przedziały i zapisujemy je:
39

W ten sposób znaleźliśmy rozwiązanie dla drugiego warunku. Czas zająć się ostatnim warunkiem. Robimy dosłownie tak samo jak w poprzednim zadaniu:
40

Mamy rozwiązanie trzeciego warunku. Czas w ten sposób powstałe przedziały zaznaczyć na osi i wyznaczyć część wspólną (Przepraszam, za tego screena, ale moje narzędzia do tworzenia wykresów przegrały walkę z “skomplikowanym” przedziałem):
41
Odczytujemy rozwiązanie:
42

W ten sposób zrobiliśmy kolejne zadanie. Czas zająć się następnym

Zad.5.
Dla jakich wartości parametru m, równanie x2 + (2m-3)x + 2m+5 = 0, ma dwa różne pierwiastki dodatnie?

Po raz kolejny zacznijmy od zapisania równania, czynników a, b i c, oraz dopasowania zestawu warunków do treści zadnia (jest to pierwszy zestaw):
43

Pierwszy warunek jest spełniony. Czas zająć się drugim. Wyliczamy deltę (korzystamy również z wzoru skróconego mnożenia:
44

Teraz podstawiamy naszą deltę pod nierówność z drugiego warunku:
45

Ponieważ jest to nierówność kwadratowa, piszemy czynniki a, b i c (wszystkie z indeksem dolnym “m”), oraz obliczamy dla niej deltę (też z “m” w indeksie dolnym):
46

Ponieważ delta wyszła nam dodatnia, to obliczamy jej pierwiastek i obliczamy m1 i m2:
60

Gdy mamy m1 i m2, rysujemy parabolę z miejscami zerowymi będącymi m1 i m2, zaznaczamy część wykresy znajdującą się nad osią x i rzutujemy ją na oś x (ponieważ, że w nierówności było tylko mniejsze, to zaznaczamy końce kółkami nie zamalowanymi):
47

Odczytujemy przedział:
48

Mamy rozwiązanie dla warunku drugiego. Zajmujemy się pozostałymi dwoma warunkami. W nich korzystamy z wzorów Viete’a. To zapiszmy sobie nierówność z warunku trzeciego warunku, podstawmy i wyliczmy:
49

To samo robimy dla warunku czwartego:
50

Gdy już mamy rozwiązania tych trzech warunków, czas z nich wyznaczyć część wspólną. Narysujmy oś i zaznaczmy te przedziały:
51

Zostało nam odczytać rozwiązanie:
52

Rozwiązaliśmy zadanie nr 5. Zostało nam ostatnie zadanie, ale zostawię, go bez żadnego komentarza, ponieważ robi się identycznie jak poprzednie. Same obliczenia:

Zad. 6.
Dla jakich wartości parametru m, równanie x2 + mx + m+(5/4) = 0, ma dwa różne pierwiastki dodatnie?

53

54

55

56

57

58

Odpowiedź: 59

Zadania wykonane. Jak coś nie zrozumiecie, pytać.

Pozdrawiam
Jakub Szatkowski

Podział sieci na podsieci – wytłumaczenie:

Witam wszystkich z mojej grupy – pozdrawiam wszystkich z drugiej grupy.
Tematem tego postu jest podział sieci na daną ilość podsieci oraz wyznaczenie zakresów IP tychże podsieci. Pokażę to na 4 przykładach.

Zacznijmy od pierwszego przykładu. Od bardzo banalnego, bo zaczynamy od klasy adresów C:
Mamy adres sieci 192.168.1.0, domyślna maska podsieci to 255.255.255.0. Mamy tą sieć podzielić na 4 podsieci.

Pierwszym krokiem, od którego zaczniemy, jest zrobienie sobie tabelki z potrzebnymi danymi do późniejszego wyliczania zakresów. Powinna wyglądać następująco:

Kolejny krokiem jest uzupełnienie tej tabelki już posiadanymi danymi:

W tym momencie musimy zamienić naszą domyślną maskę podsieci z systemu dziesiętnego na system binarny (Rzecz prosta, bo 255 w systemie dziesiętnym = 11111111 w systemie binarnym):

Aby uzupełnić tabelę zostało na wyliczyć nową maskę. Wykonanie tej czynności wymaga od nas użycia wzoru:

Musimy wyliczyć ile jedynek musimy dopisać, do starej maski aby wyszła nam nowa. Robimy to podstawiając do wzoru:

6
Gdy wyliczyliśmy n musimy dopisać do starej maski tyle jedynek ile wyniosło n:

Tabelka teraz będzie wyglądać następująco:

Aby uzupełnić tabelkę jeszcze trzeba przeliczyć nową maskę na system dziesiętny (Obliczamy potęgi i przy której potędze stoi jedynka sumujemy):

Tabelkę mamy obliczoną. Wróćmy do wzoru:

Lsub jest to liczba podsieci, na które chcemy podzielić naszą sieć. Jednak rzeczywistą liczbę dostępnych podsieci wskazuje nam wyrażenie dwa do potęgi n. W tym przykładzie jest to akurat nie istotne, bo po lewej i prawej stronie nam wyszło 6, jednak już w następnym przykładzie będzie to bardzo istotne.

Gdy mamy uzupełnioną tabelkę, bierzemy oktet, w którym dopisaliśmy przez siebie ostatnią jedynkę (czytając i wpisując od lewej),W tym przypadku jest to ostatni oktet, i rozpisujemy go w poniższy sposób:

Otaczamy kółkiem ostatnią jedynkę (czytając od lewej):

Liczba stojąca przy jedynce otoczonej kółkiem posłuży nam do ustalania kolejnych adresów naszych podsieci. Będziemy ją dodawać do adresu poprzedniej podsieci. Zróbmy sobie taką tabelkę:

Adres podsieci pierwszej sieci jest to adres naszej całej sieci, Wpisujemy go do tabeli:

Teraz wykorzystamy tą liczbę, która stała przy jedynce otoczonej kółkiem (dla przypomnienia 64). Aby wyznaczyć adres kolejnej podsieci, musimy dodać nasze 64 do adresu poprzedniej podsieci. Czyli do 192.168.1.0 dodajemy 64. Wychodzi nam 192.168.1.64. Wpisujemy do tabeli:
15

Powtarzamy tą samą czynność do uzupełnienia kolumny (czyli do 192.168.1.64 dodajemy 64, otrzymujemy 192.168.1.128; do 192.168.1.128 dodajemy 64 i otrzymujemy 192.168.1.192) Wyniki wpisujemy do tabeli:

Następnym krokiem jest ustalenie adresów rozgłoszeniowych. Robimy to w ten sposób, że od adresu następnej podsieci odejmujemy jeden. Czyli dla pierwszej podsieci będzie 192.168.1.64 – 1 = 192.168.1.63 i tak z każdą następną podsiecią (Pamiętamy, że odejmujemy jedynkę od adresu następnej podsieci). W przypadku ostatniej podsieci ostatni oktet zawsze będzie brzmiał 255. Wyniki zapisujemy w tabeli:
17

Zostało nam ustalenie zakresów adresów IP, możliwych do zaadresowania dla hostów. Są to wszystkie adresy mieszczące się pomiędzy adresem podsieci, a adresem rozgłoszeniowym danej podsieci. Adres początkowy ustalamy przez dodanie jedynki do adresu danej podsieci (w przypadku pierwszej podsieci 192.168.1.0 + 1 = 192.168.1.1). Adres końcowy tworzymy odejmując jedynkę od adresu rozgłoszeniowego danej podsieci (w przypadku pierwszej podsieci 192.168.1.63 – 1 = 192.168.1.62). Wyniki wpisujemy do tabeli:
18

W tym momencie nasz pierwszy przykład został skończony. Jeżeli nie zrozumieliście go, przeczytajcie jeszcze raz na spokojnie. Taki sam schemat działania będzie powtarzał się w kolejnych przykładach.

Przykład nr 2. Adres sieci 220.117.5.0, domyślna maska podsieci 255.255.255.0, podział na 6 podsieci.

Zaczynamy standardowo od tabelki i wpisania do niej posiadanych danych oraz przeliczenia maski na system binarny:

Wyliczamy ze wzoru ilość jedynek, która potrzebujemy dopisać:

n wyszło nam 3 więc tyle jedynek musimy dopisać do naszej maski podsieci, aby nam wyszła nowa. Wynik zapisujemy w tabelce (przy okazji przeliczamy na system dziesiętny):

No i tutaj nadchodzi to o czym mówiłem w poprzednim przykładzie. Tutaj nasza liczba podsieci, na które chcemy podzielić naszą podsieć jest różna od wyniku po lewej stronie równania w naszym wzorze:

Już wcześniej wspominałem, że liczba po lewej stronie równania wskaże nam rzeczywistą liczbę podsieci. Dzieje się tak, ponieważ kolejnymi potęgami liczby dwa są liczby 1,2,4,8,16,32,64,128,256… itd. nie ma wśród nich szóstki. Dlatego nie możliwe jest podzielenie sieci na 6 podsieci. Rozpiszemy wszystkie dostępne podsieci, czyli 8, jednak 2 ostatnie zaznaczymy, że zostają przez nas odrzucone (niestety, ale muszą być przez nas uwzględnione).

Znów bierzemy oktet w którym dopisaliśmy ostatnią 1, rozpisujemy go i otaczamy kółkiem ostatnią przez nas dopisaną jedynkę (pamiętając, że u nas się pisze od lewej do prawej):

Robimy to po to, aby wiedzieć o ile będziemy dodawać przy wyznaczaniu kolejnych adresów sieci.

Tworzymy tabelkę i zaczynamy jej wypełnianie:
24

Wyznaczamy kolejne adresy sieci poprzez dodanie tego co nam wyszło z rozpisania oktetu (czyli w tym przypadku 32):

Tak samo jak w pierwszym przykładzie ustalamy adresy rozgłoszeniowe (czyli poprzez odjęcie jedynki od adresu następnej podsieci):

Również w identyczny sposób postępujemy z zakresem adresów (adres początkowy i końcowy) jak w poprzednim przykładzie:

Jak już wiemy chcieliśmy podzielić sieć na 6 podsieci, a wyszło nam 8. Jakoś zaznaczyć te dwie nadmiarowe podsieci. Ja jest zaznaczę kolorem – można zrobić to w dowolny inny sposób:

Przykład rozwiązany 🙂

Następny przykład rozwiążemy w ten sam sposób jak poprzednio. Różnicą jest, że zamiast klasy C mamy klasę B IPv4.

Jak wiemy w klasie C, adresowanie wyglądało w ten sposób: sieć.sieć.sieć.host. W klasie B natomiast jest sieć.sieć.host.host, czyli dwa oktety opisują sieć, a dwa oktety opisują hosta. W tym przypadku zakresy adresów końcowych, będą wyglądać troszeczkę inaczej, jednak algorytm działań jest ten sam.

Zacznijmy od przykładu. Mamy adres sieci 172.18.0.0. Maska podsieci to 255.255.0.0. Trzeba podzielić tą sieć na 8 podsieci.

Zaczynamy od stworzenia pierwszej tabelki i wypełnienia jej posiadanymi danymi (przy okazji przeliczamy maskę na system binarny):

Kolejnym krokiem jest wyliczenie ze wzoru liczby bitów, które dopiszemy do maski:

Skoro n wyszło nam 8 dopisujemy tyle jedynek do starej maski podsieci – w ten sposób powstaje nam nowa maska podsieci. Przy okazji przeliczamy maskę na system dziesiętny:

Rozpisujemy oktet nowej maski podsieci, w którym dopisaliśmy jedynkę (Ja wykorzystam już zrobioną przez siebie zapisaną tabelkę, bo to ten sam oktet, czyli trzeci). Zaznaczamy w nim ostatnią jedynkę zapisaną przez nasz:

Liczbę 32 będziemy dodawać do naszego adresu sieciowego, w ten sposób powstaną nam nowe adresy podsieci. Wróćmy do wzoru i sprawdźmy czy lewa strona równa się prawej:

Prawa strona równa się lewej, czyli wszystkie dostępne podsieci będą przez nas wykorzystane. Robimy tabelkę i ją uzupełniamy:

Czas do określić adresy podsieci – dodajemy liczbę oznaczoną kółkiem do adresu poprzedzającej jej podsieci (czyli w naszym przypadku 32):
35

Pewnie się zdziwiliście się, dlaczego ja dodawałem 32 w trzecim oktecie, a nie w czwartym. No tak musi być, ponieważ jedynki w masce podsieci oznaczają bity w adresie IP, które oznaczają podsieć. Dla uproszczenia powiem, że oktet adresu IP w którym będziemy dodawać naszą liczbę, odpowiada oktetowi z nowej maski podsieci, w którym dopisaliśmy ostatnią jedynkę (jak w oktecie czwartym, to dodajemy w oktecie czwartym; jeżeli w oktecie drugim, to dodajemy w oktecie drugim).

Teraz zostało nam ustalić adresy rozgłoszeniowe, robimy tak samo jak w innych przykładach (odejmując jeden od adresu następnej podsieci):

Zostało nam w identyczny sposób jak w poprzednich przykładach uzupełnić zakresy adresów. Nie będę wspominał już w jaki sposób:

Zadanie wykonane. Następny przykład będzie dotyczył klasy A. Tam adresowanie wygląda następująco: sieć.host.host.host. Cały czas algorytm postępowania jest ten sam.

Kolejny przykład pokażę obrazkowo jak wykonać. Zrobię to specjalnie, abyście się zastanowili nad jego wykonaniem sami.

Adres sieci 21.0.0.0, maska podsieci 255.0.0.0. Podział na 3 podsieci.

Krok 1:

Krok 2:
39

Krok 3:
40

Krok 4:

Krok 5:
42

Krok 6:
43

Krok 7:
44

Krok 8:
45

Krok 9:
46

I tak został rozwiązany ostatni przykład. Mam nadzieję, że wszystko jest zrozumiałe i jasne.

Pozdrawiam Jakub Szatkowski