サブネッティングEx
IPアドレスとサブネットマスクの基本
ここでは、サブネッティングを理解するための基礎となるIPアドレスとサブネットマスクについておさらいします。
IPアドレス（IPv4）のおさらい
普段私たちがインターネットを利用する際、コンピュータやスマートフォンなどの機器には「IPアドレス」というインターネット上の住所のようなものが割り当てられています。今回は、広く使われている「IPv4」という形式のIPアドレスについて見ていきましょう。
-
32ビットの数値:
IPv4アドレスは、コンピュータが認識しやすいように「0」と「1」が32個並んだ数値で構成されています。例： 11000000.10101000.00000001.00001010 -
8ビットごとの区切り（オクテット）:
32ビットのままでは人間には分かりにくいため、通常は8ビットずつ「.」（ドット）で区切り、それぞれの部分を10進数で表記します。この8ビットの区切りを「オクテット」と呼びます。そのため、先ほどの2進数のIPアドレスは、人間には11000000 -> 192 10101000 -> 168 00000001 -> 1 00001010 -> 10192.168.1.10のように見えます。みなさんに馴染みのあるIPアドレスの形です。
ネットワーク部とホスト部
IPアドレスは、大きく分けて2つの情報を持っています。
- ネットワーク部: どのネットワークグループに所属しているかを示す部分。「建物の住所」に例えられます。
- ホスト部: そのネットワークグループの中のどの機器かを示す部分。「部屋番号」に例えられます。
[図：IPアドレスがネットワーク部（例：青色）とホスト部（例：緑色）に分かれているイメージ]
例えば、192.168.1.10 というIPアドレスで、もし「最初の24ビットがネットワーク部」であれば
-
192.168.1の部分がネットワーク部 -
.10の部分がホスト部
となります。
サブネットマスクとは？
では、IPアドレスのどこまでがネットワーク部で、どこからがホスト部なのかを、コンピュータはどうやって判断するのでしょうか？ そのために使われるのが「サブネットマスク」です。
- サブネットマスクもIPアドレスと同じく32ビットの数値です。
- ネットワーク部に対応するビットは全て「1」
- ホスト部に対応するビットは全て「0」
で表現されます。
例えば、よく使われる 255.255.255.0 というサブネットマスクは、2進数にすると以下のようになります。
255.255.255.0 (10進数)
↓ 2進数に変換すると…
11111111.11111111.11111111.00000000 (2進数)
↑ネットワーク部 (24ビット) ↑ホスト部 (8ビット)
このサブネットマスクは、「IPアドレスの先頭から24ビットがネットワーク部で、残りの8ビットがホスト部ですよ」ということを示しています。
CIDR（サイダー）表記とは？
サブネットマスクを 255.255.255.0 のように書く代わりに、もっと簡潔に表現する方法として「CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 表記」があります。「サイダー表記」と読みます。
これは、IPアドレスの後ろにスラッシュ / と数字を付けて、ネットワーク部のビット長を示します。
- 例：
192.168.1.0/24- この
/24は、「先頭から24ビットがネットワーク部ですよ」という意味です。 - これは、サブネットマスク
255.255.255.0を使っているのと同じことになります。
- この
5. サブネッティングの仕組み
サブネットマスクの役割が分かったところで、いよいよサブネッティングの仕組みを見ていきましょう。
ホスト部のビットを借りてネットワークを分割
サブネッティングとは、簡単に言うと、元々ホスト部だったビットの一部をネットワーク部として「借りて」くることで、1つの大きなネットワークを複数の小さなネットワーク（サブネット）に分割する技術です。
- ホスト部のビットをネットワーク部に貸し出すと、ネットワーク部のビット長が増えます。
- ネットワーク部のビット長が増えるということは、表現できるネットワークのパターンが増える、つまり、より多くのサブネットを作れるようになります。
- 逆に、ホスト部のビット長は減るので、1つのサブネットに所属できる機器の数は少なくなります。
ネットワークアドレスとブロードキャストアドレス
サブネットを作ると、それぞれのサブネットには特別な意味を持つIPアドレスが2つ予約されます。これらは通常の機器には割り当てられません。
-
ネットワークアドレス:
- そのサブネット自体を指すアドレスです。（小学校のクラスみたいな感じ。6年1組というグループ）
- ホスト部のビットが**全て「0」**になるアドレスです。
- 例 (
192.168.1.0/24のネットワークの場合):192.168.1.0- 第4オクテットのホスト部
00000000が全て0。
- 第4オクテットのホスト部
-
ブロードキャストアドレス:
- そのサブネット内の全ての機器に対して一斉に情報を送るために使われるアドレスです。
- ホスト部のビットが**全て「1」**になるアドレスです。
- 例 (
192.168.1.0/24のネットワークの場合):192.168.1.255- 第4オクテットのホスト部
00000000が全て1となり11111111(10進数で255)。
- 第4オクテットのホスト部
利用可能なIPアドレスの数
あるサブネットで、実際に機器に割り当てることができるIPアドレスの数は、ホスト部のビット数から計算できます。
ホスト部のビット数をnとすると、そのサブネットで利用可能なIPアドレスの数は2^n-2個となります。
- 2^n: ホスト部のビットで作れるIPアドレスのパターンの総数。
- -2: 上記のネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの2つを引いたもの。
簡単な例：
-
/24のネットワークの場合：- ネットワーク部は24ビットなので、ホスト部は 32-24=8 ビットです n=8。
- 利用可能なIPアドレスの数は、2^8-2=256-2=254個 となります。
- もし、サブネッティングしてホスト部が7ビットになったネットワーク (
/25) があれば：- n=7なので、2^7-2=128-2=126 個となります。
ビット操作のイメージ：サブネットマスクの変更
サブネッティングは、サブネットマスクのホスト部（「0」の部分）をネットワーク部（「1」の部分）に変えていくことで行われます。
例：/24 から /25 へ
元のサブネットマスクが /24 (255.255.255.0) の場合、2進数ではこうでしたね。
11111111.11111111.11111111.00000000 (/24)
ここから、ホスト部の先頭の1ビットを借りてネットワーク部にする（/25 にする）と、サブネットマスクはこう変わります。
11111111.11111111.11111111.10000000 (/25)
第4オクテットの 00000000 が 10000000 に変わりました。
10000000 を10進数に直すと 128 なので、この /25 のサブネットマスクは 255.255.255.128 となります。
このように、ホスト部のビットを借りてネットワーク部を長くすることで、ネットワークの「仕切り」を細かくしていくイメージです。
6. サブネッティングの実践例
それでは、実際にIPアドレス 192.168.1.0/24 のネットワークを、2つの小さなサブネットに分割してみましょう。
例題：192.168.1.0/24 のネットワークを2つのサブネットに分割する
元のネットワーク情報
| 項目 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| ネットワークアドレス | 192.168.1.0 |
|
| サブネットマスク |
255.255.255.0 (/24) |
ネットワーク部24ビット、ホスト部8ビット |
| 利用可能なホスト数 | 2^8-2=254 個 | |
| IPアドレス範囲 |
192.168.1.0 ～ 192.168.1.255
|
(ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを含む) |
ネットワークを２つに分けてみよう！
あなたは、192.168.1.0/24 というネットワークを与えられました。
このネットワークを、同じサイズのサブネット２つ に分割してください。
以下の情報を計算してみましょう。
分割後の サブネットA (1つ目のサブネット) について：
| 項目 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| ネットワークアドレス | ||
| サブネットマスク | CIDR表記と10進数表記でそれぞれ | |
| 利用可能なホスト数 | ||
| IPアドレス範囲 | (ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを含む) | |
| ブロードキャストアドレス | ||
| 利用可能なホスト数 |
分割後の サブネットB (2つ目のサブネット) について：
| 項目 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| ネットワークアドレス | ||
| サブネットマスク | CIDR表記と10進数表記でそれぞれ | |
| 利用可能なホスト数 | ||
| IPアドレス範囲 | (ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを含む) | |
| ブロードキャストアドレス | ||
| 利用可能なホスト数 |
演習問題：VLSMによるIPアドレッシング設計
あなたは、ある企業のネットワーク管理者として、新しいIPアドレス計画を立てることになりました。与えられたIPアドレス空間を最大限に活用するため、VLSM（可変長サブネットマスク）技術を駆使して、各部門のネットワークにIPアドレスを割り当ててください。
ネットワーク構成図（イメージ）
演習問題：VLSMによるIPアドレッシング設計
課題の概要
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| ネットワーク構成のポイント | ・本社ルーターR1には、開発部(ネットワークX)、営業部(ネットワークY)、管理部(ネットワークZ)の3つのLANセグメントが接続されています。 ・また、本社ルーターR1は、支社ルーターR2とネットワークWを介して接続されています（ポイント・ツー・ポイント接続）。 |
| 利用可能IPアドレス空間 | 203.0.113.0/24 |
各ネットワークの要件
各ネットワークセグメントで必要とされるホスト（IPアドレスを割り当てる機器）の数は以下の通りです。
| ネットワーク名 | 用途 | 必要なホスト数 |
|---|---|---|
| ネットワークX | 開発部LAN | 60台 |
| ネットワークY | 営業部LAN | 25台 |
| ネットワークZ | 管理部LAN | 10台 |
| ネットワークW | ルーター間接続 | 2台 |
課題
上記のIPアドレス空間と各ネットワークの要件に基づき、VLSM（可変長サブネットマスク）を用いてネットワークX, Y, Z, WにIPアドレスを割り当ててください。
IPアドレスの割り当てルール：
- 必要なホスト数が最も多いネットワークから順に割り当てること。
計算・提出項目：
各ネットワークについて、以下の情報を計算し、下の「解答提出用テーブル」にまとめてください。
- ネットワーク名
- 必要なホスト数 (要件)
- 割り当てるサブネットマスク (10進数表記)
- 割り当てるサブネットマスク (CIDRプレフィックス長 /xx)
- 割り当てられたネットワークアドレス
- 利用可能なIPアドレスの範囲 (最初のアドレス ～ 最後のアドレス)
- ブロードキャストアドレス
- そのサブネットで実際に利用可能な総ホスト数
解答提出用テーブル
| ネットワーク名 | 要件ホスト数 | サブネットマスク(10進) | プレフィックス長 (/xx) | ネットワークアドレス | 利用可能IP範囲 | ブロードキャストアドレス | 実利用可能ホスト数 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
7. まとめ
今回の研修で学んだサブネッティングのポイントを振り返りましょう。
-
サブネッティングのメリット:
- IPアドレスの無駄遣いを減らせる（効率的な利用）
- 不要な通信（ブロードキャスト）の範囲を限定できる（パフォーマンス向上）
- ネットワークを論理的に分割することで、セキュリティを高められる（セキュリティ強化）
-
サブネットマスクとCIDR表記:
- IPアドレスのどこまでがネットワーク部で、どこからがホスト部かを示す「境界線」。
- CIDR表記 (
/xx) はネットワーク部のビット長を簡潔に示す方法。
-
サブネッティングの基本:
- ホスト部として利用していたビットの一部をネットワーク部として「借りる」ことで、ネットワークをより細かく分割する技術。
-
特別なアドレス:
- 各サブネットには、機器に割り当てられない「ネットワークアドレス（ホスト部オール0）」と「ブロードキャストアドレス（ホスト部オール1）」が存在する。
-
利用可能なホスト数:
- ホスト部のビット数を n とすると、2^n-2で計算できる。
サブネッティングは、ネットワークを設計・管理する上で非常に重要な技術です。今日の研修が、皆さんの理解の一助となれば幸いです。
Discussion