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IP subnetting is one of those networking concepts that seems i
IPサブネッティングは、最初は難しそうに見えるネットワークの概念の一つですが、基礎を理解すれば自然に身につきます。エンタープライズインフラを管理するネットワーク管理者、クラウドリソースを設定する開発者、またはCCNA認定の勉強をしている方にとって、サブネッティングの習得は不可欠です。
この包括的なガイドでは、IPサブネッティング、CIDR表記、サブネットマスク、ネットワーク範囲の計算方法について知っておくべきすべてを解説します。理論をカバーし、実践的な例を通して説明し、これらの概念を実際のシナリオでどのように適用するかを示します。
サブネッティングとは、大きなネットワークをより小さく管理しやすいサブネットワーク(サブネット)に分割するプロセスです。大きなオフィスビルを別々のフロアや部門に分けるようなものと考えてください。各サブネットは、より大きなネットワークインフラの一部でありながら、独自の論理的なネットワークセグメントとして動作します。
ネットワーク管理者がサブネッティングを使用する主な理由は次のとおりです:
サブネッティングがなければ、デフォルトのネットワーククラスに縛られることになり、現代のネットワーキングニーズには硬直的すぎます。クラスCネットワークは254個の使用可能なアドレスを提供しますが、小規模オフィスには多すぎ、中規模企業には不十分です。サブネッティングはこの柔軟性の欠如を解決します。
サブネッティングの仕組みに入る前に、IPアドレスがバイナリレベルでどのように機能するかを理解する必要があります。IPv4アドレスは、4つのオクテット(8ビットセグメント)に分割された32ビットで構成され、通常は192.168.1.100のようなドット付き10進表記で記述されます。
各オクテットは0から255までの値を表すことができます(2^8 = 256の可能な値)。アドレス192.168.1.100がバイナリでどのように見えるかを示します:
192 .168 .1 .100
11000000 .10101000 .00000001 .01100100すべてのIPアドレスには2つのコンポーネントがあります:
サブネットマスクは、ネットワーク部分が終わりホスト部分が始まる場所を決定します。この境界がサブネッティングが操作して、より大きなネットワークからより小さなネットワークを作成するものです。
プロのヒント: バイナリ変換を暗記する必要はありません。IPサブネット計算機を使用して、10進数とバイナリ間の即座の変換、サブネット範囲の計算、ネットワーク境界の視覚化を行ってください。
サブネットマスクは、IPアドレスのホスト部分をマスク(隠す)し、ネットワーク部分のみを明らかにする32ビットの数値です。ネットワークビットには連続した1を、ホストビットには連続した0を使用します。
例えば、サブネットマスク255.255.255.0をバイナリで表すと:
11111111.11111111.11111111.00000000このマスクは、最初の24ビットがネットワークを表し、最後の8ビットがホストを表すことを示しています。IPアドレスとそのサブネットマスク間でビット単位のAND演算を実行すると、ネットワークアドレスが得られます。
IP 192.168.1.100とマスク255.255.255.0でこれを実際に見てみましょう:
IPアドレス: 11000000.10101000.00000001.01100100 (192.168.1.100)
サブネットマスク: 11111111.11111111.11111111.00000000 (255.255.255.0)
----------------------------------------
ネットワークアドレス: 11000000.10101000.00000001.00000000 (192.168.1.0)サブネットマスクは、ルーターとデバイスに、どのアドレスがローカル(同じサブネット)で、どのアドレスに到達するためにルーティングが必要かを伝えます。これは、インターネットとプライベートネットワーク全体でIPルーティングがどのように機能するかの基本です。
ホストビットの数は、サブネット上に存在できるデバイスの数を決定します。8ホストビット(255.255.255.0のように)では、2^8 = 256の合計アドレスが得られます。ただし、2つのアドレスは常に予約されています:
これは、/24ネットワークが実際には256ではなく254の使用可能なホストアドレスを提供することを意味します。この予約はすべてのサブネットサイズに適用されます。使用可能なアドレスを取得するには、常に合計から2を引きます。
クラスレスドメイン間ルーティング(CIDR)表記は、IPアドレスとそれに関連するサブネットマスクを表すコンパクトな方法を提供します。192.168.1.0 255.255.255.0と書く代わりに、192.168.1.0/24と書きます。
スラッシュの後の数字(プレフィックス長と呼ばれる)は、サブネットマスクで1に設定されているビット数を示します。/24は最初の24ビットがネットワークビットであることを意味し、ホスト用に8ビットが残ります。
CIDRは1993年に導入され、硬直的なクラスベースシステムを置き換え、IPv4アドレスの枯渇を遅らせました。これにより、はるかに柔軟で効率的なアドレス割り当てが可能になります。
/24は255.255.255.0よりもはるかに読みやすく、伝えやすいですクイックヒント: 覚えておくべき一般的なCIDRプレフィックス: /24 = 254ホスト、/25 = 126ホスト、/26 = 62ホスト、/27 = 30ホスト、/28 = 14ホスト、/29 = 6ホスト、/30 = 2ホスト(ポイントツーポイントリンク)。
サブネットを手動で計算するにはいくつかのステップが必要ですが、プロセスを理解すれば簡単になります。完全な例を見ていきましょう。
ネットワーク172.16.0.0/16があり、それぞれ約4,000ホストを必要とする4つの部門用のサブネットを作成する必要があるとします。
ステップ1:必要なホストビットを決定する
サブネットごとに4,000ホストが必要です。4,000より大きい最小の2の累乗を見つけます:
12ホストビットが必要です。つまり、32 - 12 = 20ネットワークビットで、/20サブネットマスクが得られます。
ステップ2:サブネットマスクを計算する
/20マスクをバイナリで表すと、20個の1の後に12個の0が続きます:
11111111.11111111.11110000.00000000 = 255.255.240.0ステップ3:サブネット増分を決定する
増分は、サブネットマスクの最後の非ゼロオクテットによって決定されます。255.255.240.0の場合、それは3番目のオクテットの240です。増分は256 - 240 = 16です。
ステップ4:サブネット範囲をリストする
172.16.0.0から始めて、3番目のオクテットに増分(16)を追加します:
172.16.0.0/20 (172.16.0.1 - 172.16.15.254)172.16.16.0/20 (172.16.16.1 - 172.16.31.254)172.16.32.0/20 (172.16.32.1 - 172.16.47.254)172.16.48.0/20 (172.16.48.1 - 172.16.63.254)各サブネットは4,094の使用可能なホストアドレスを提供します(4,096 - 2つの予約アドレス)。
ネットワークエンジニアは、迅速な計算のために「マジックナンバー」ショートカットをよく使用します。マジックナンバーは、256からサブネットマスクのオクテット値を引いたものです。
255.255.255.192(/26マスク)の場合:
この方法はどのオクテットでも機能し、現場でサブネットを扱う際の暗算をはるかに速くします。
CIDRがクラスベースシステムをほぼ置き換えましたが、IPアドレスクラスを理解することは、歴史的背景と特定のネットワーキングシナリオにとって依然として重要です。
| クラス | 範囲 | デフォルトマスク | ネットワーク数 | ネットワークあたりのホスト数 |
|---|---|---|---|---|
| クラスA | 1.0.0.0 - 126.255.255.255 | 255.0.0.0 (/8) | 126 | 16,777,214 |
| クラスB | 128.0.0.0 - 191.255.255.255 | 255.255.0.0 (/16) | 16,384 | 65,534 |
| クラスC | 192.0.0.0 - 223.255.255.255 | 255.255.255.0 (/24) | 2,097,152 | 254 |
| クラスD | 224.0.0.0 - 239.255.255.255 | N/A(マルチキャスト) | N/A | N/A |
| クラスE | 240.0.0.0 - 255.255.255.255 | N/A(予約済み) | N/A | N/A |
RFC 1918は、パブリックインターネット上でルーティングできない3つのプライベートIPアドレス範囲を定義しています。これらは内部ネットワークに使用され、インターネットにアクセスするにはNAT(ネットワークアドレス変換)を介して変換する必要があります。
127.0.0.0/8(ループバック)、169.254.0.0/16(リンクローカル/APIPA)、0.0.0.0/8(デフォルトルート)などの特殊用途アドレスにも遭遇します。/a> — Free Online Network Tools