IPv4アドレスとサブネットを理解する
IPv4アドレスは32ビットの数です。どこまでがネットワーク部かをプレフィックス長で指定すると、同じネットワークの範囲や端末へ割り当てる数を計算できます。十進の見た目を二進の境界へ結び付けて理解します。
この単元で学ぶこと
- IPv4の32ビット表記とマスクを対応付ける
- ネットワーク・ブロードキャスト・端末範囲を計算する
- 必要台数に合うサブネットを選ぶ
- プライベート範囲と計算式の適用条件を説明する
本文解説
32ビットを四つへ区切る IPv4は32ビットを8ビットずつ四つへ区切り、192.168.10.37のような十進表記で示します。一部分は0〜255です。四つの十進数がネットワーク部とホスト部の境界を常に表すわけではありません。その境界にはマスクが必要です。
プレフィックス長 192.168.10.37/24の/24は先頭24ビットがネットワーク部であることを表します。残る8ビットがこの範囲内のホスト側です。/26ならネットワーク部を2ビット増やしホスト部は6ビットになります。プレフィックスが長いほど一つのブロックは小さくなります。
サブネットマスク ネットワーク部を1、ホスト部を0にすると、/24は255.255.255.0です。/26は末尾11000000なので255.255.255.192。アドレスとマスクをビットごとにANDすると、ホスト部が0になりネットワークアドレスが得られます。
ブロックとして読む /26は末尾6ビットが変わるので幅64です。0〜63、64〜127、128〜191、192〜255の四つへ分かれます。192.168.10.77/26は64〜127へ入るのでネットワークアドレスは192.168.10.64です。末尾の数字を単純に0へ変えるだけでは誤ります。
全数と割当て数 ホスト部hビットで全アドレス数は2^hです。通常のブロードキャスト型サブネットではホスト部が全0のネットワークアドレスと全1のブロードキャストアドレスを除き、2^h−2個を端末等へ割り当てます。/26なら64個中62個。この式を/31、/32や別の予約規則へ無条件に広げません。
同じサブネットか それぞれのアドレスへ指定マスクを適用し、ネットワークアドレスが一致するかを比較します。/26の192.168.10.70と100は両方64〜127に入ります。ただし末尾0が常にネットワーク用とは限りません。192.168.1.0/23は192.168.0.0/23内でホスト部が全0でない例です。
プライベートアドレス RFC 1918の範囲は10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16です。172で始まる全範囲ではなく第二区切り16〜31が対象です。組織内部などで再利用できますが、プライベートアドレスのまま世界のインターネットで一意な宛先として扱うものではありません。
割当てとルーティング 同じ通常の通信範囲で端末のアドレスを重複させると競合します。異なるサブネットへ届けるには適切なルーターや経路等が必要です。アドレスがグローバルだから必ず到達できる、プライベートだから暗号化済み、といった推論はできません。範囲、経路、通信の保護を分けて設計します。
図解
重要ポイント
- IPv4は32ビット、/pのホスト部は32−pビット。
- ネットワークアドレスはマスクとのANDで求める。
- 通常の条件で全数2^h、端末数2^h−2。
- 分割数と各ブロック内の数を区別する。
- プライベートアドレスの使用だけで暗号化にはならない。
間違えやすい点
- 先頭三部分の一致だけで全てのマスクを判断しない。
- 末尾0や255だけでアドレスの用途を決めない。
- /31・/32、IPv6、クラウド予約へ同じ引き算を広げない。
用語解説
- プレフィックス長
- アドレスの先頭からネットワーク部として扱うビット数。
- サブネットマスク
- ネットワーク部を1、ホスト部を0で示したビット列。
- ネットワークアドレス
- 指定範囲のホスト部を全て0にした、ネットワークを識別するアドレス。
- ブロードキャストアドレス
- この教材の通常のIPv4サブネットでホスト部を全て1にした、同一範囲内への一斉送信に用いるアドレス。
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参考資料
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