ネットワークIPアドレスとマスクを使用してIPv4でサブネット化を計算する方法

IPアドレスは、ネットワーク上のコンピューター、またはネットワークやサブネットの論理識別番号です。 IPv4アドレスはドット付き32進形式のXNUMXビットであり、コロンまたはハイフンで区切られたXNUMX進表記で表されるMACアドレスと混同しないでください。 IPアドレスは、パブリックIPアドレスレベルとプライベートIPアドレスレベルの両方で動的に変更できますが、固定されている場合もあります。 サブネット化は、大規模なネットワークを小規模なネットワーク（サブネット）に分割する手法です。新しいネットワークで使用する必要のあるサブネットマスクを計算するには、さまざまなパラメーターを計算する必要があります。 今日のこの記事では、サブネット化を「手動で」行う方法と、私たちの生活を楽にするIP計算機を使用する方法の両方を簡単かつ迅速に行う方法を紹介します。

サブネット化とは何ですか、アドレスのタイプとクラス

サブネット化は、大規模なネットワークをいくつかの小さなサブネットに分割することで構成されます。これは、IPv4アドレスを無駄にしないように、細心の注意と計画を立てて行う必要があります。 通常、サブネット化は、制限なしで使用できるプライベートIPアドレス範囲を使用してローカルで実行されますが、作業中または独自のオペレーターと独自の範囲がある限り、パブリックIPアドレス指定に対してサブネット化を実行することもできます。使用するパブリックIPアドレス。 このチュートリアルでは、すべての例でプライベートIPアドレスを具体的に使用します。

大規模なネットワークをいくつかの小さなネットワークに分割する理由はたくさんあります。たとえば、次のようなものです。

• ローカルネットワーク上のIPアドレスの範囲を拡大または縮小します 。 ネットワークが非常に大きい場合は、管理しやすくするために、使用可能なIPアドレスの数を減らしたい場合があります。
• ネットワーク最適化 ：非常に大規模なネットワークでは、大量のブロードキャストトラフィックが発生する可能性があるため、ネットワークの速度が大幅に低下します。
• ネットワーク全体の組織を改善する ：非常に大規模なネットワークをより小さなサブネットに分割して、特定のオーディエンスに各サブネットを使用できます。 たとえば、管理、管理、営業チーム用のサブネット、ゲスト用のサブネットなどを作成できます。
• 優れたセキュリティとトラフィック制御 ：小さなサブネットに分割することで、ネットワークをVLAN（レベル2）に適切にセグメント化し、異なるIPアドレス（レベル3）を使用して、異なるコンピューター間のトラフィックを許可または拒否できます。 サブネット化またはサブネット化のおかげで、ネットワーク管理者はすべての着信および発信トラフィックをより簡単に管理できます。

サブネット化とは何か、およびそのすべての利点を確認したら、存在するさまざまなタイプのIPv4アドレスについて説明します。

IPv4アドレスのタイプ

IPv4ネットワークには合計XNUMX種類のIPアドレスがあり、各種類のIPアドレスは特定のタスクを対象としています。これらのIPアドレスは次のとおりです。

• ネットワークアドレス ：は、ネットワークまたはサブネットが参照するIPアドレスです。 ネットワークアドレスを計算するには、ホスト（コンピューター、サーバー）向けのIPアドレスと構成済みのサブネットマスクの間でAND演算を実行する必要があります。 ネットワークアドレスは、ルーターがルーティングテーブルに含めるアドレスであり、特定の宛先に到達する方法を知り、特定のパケットの発信元を知るためのものです。
• ホストアドレス ：これらは、ネットワーク上のエンドコンピューターに割り当てられたIPアドレスです。 コンピューター、プリンター、またはスマートフォンには、ホストIPアドレスがあります。
• ブロードキャストアドレス ：これは特別なアドレスであり、ネットワーク内のすべてのホストにデータを送信するために使用されます。 サブネット内のブロードキャストアドレスは、常に最後のIPアドレスです。 DHCPサーバーから、またはネットワーク管理者から手動でIPアドレスを取得していない場合は、特別なブロードキャストアドレスもあります。この特別なアドレスは255.255.255.255です。

私たちの家のほとんどは、IPアドレスが192.168.1.1のルーターを持っており、ネットワークに接続するコンピューターのアドレスは通常192.168.1.2から192.168.1.254です。 これらすべてのホストで255.255.255.0サブネットマスクが使用されています。 これらのIPアドレスはすべてホストアドレスであり、ネットワークアドレスは操作（192.168.1.1および255.255.255.0）を実行することで計算でき、結果として192.168.1.0になります。したがって、ネットワークアドレスは192.168.1.0になります。 ブロードキャストアドレスはネットワークの最後のアドレスであるため、この場合のブロードキャストアドレスは192.168.1.255です。

サブネットマスクは、どのビットがネットワーク部分に属し、どのビットがホスト部分に属しているかを示すため、サブネット化の際に基本的な役割を果たします。 サブネットマスクは、ネットワークIPアドレス、ホストのIPアドレスの範囲、およびブロードキャストIPアドレスを決定します。 サブネットマスクは、1進数、IPアドレスとしてのドット付きXNUMX進数、およびCIDR表記で表すことができます。 CIDR表記は、基本的に、バイナリ表記のサブネットマスクに左から右にあるXNUMXの数です。 次の表では、すべてのサブネットマスクをバイナリ、XNUMX進数、CIDR表記で確認できます。さらに、サブネットマスクに応じてホストの最大数も確認できます。

ネットワークIPアドレスやブロードキャストIPアドレスなど、ホストに割り当てることができない特定のIPv4アドレスがあり、オペレーティングシステムから直接エラーが発生します。 また、ホストに割り当てることができるが、ネットワーク内でのホストの相互作用に制限があるIPv4もあります。

IPv4アドレスクラス

IPv4でのアドレス指定にはさまざまなタイプのネットワークがあり、これらは大、中、小のサイズのネットワークを作成することを目的として作成されました。 現在、すべてのインターネットルーターは内部ゲートウェイ動的ルーティングプロトコル（IGP）とクラスレスのEGPプロトコルを使用しているため、多くのアドレスIPを節約し、無駄にしないためにVLSM（可変サイズサブネットマスク）を使用します。

最も使用されているクラスA、B、Cアドレスがあり、マルチキャストアドレスであるクラスEと、実験またはテスト用のクラスEもあります。 次の表に、私たちが持っているさまざまなクラスの要約を示します。

ご覧のとおり、クラスA、B、Cの両方のアドレスに、自宅や会社で問題なく使用できるプライベートIPアドレス範囲がありますが、常にローカルで使用できます。 このプライベートIPアドレスは、インターネット経由でルーティングできません。 デフォルトルートであることを示す0.0.0.0、127.0.0.0 / 8のループバックIPアドレス、169.254.0.0 / 16の範囲のAPIPAIPアドレスなど、他の予約済みIPアドレスもあります。

サブネットを計算するときは、何を計算するかを考慮する必要があります。より大きなネットワーク内にいくつのサブネットを収めることができるでしょうか。 ネットワーク内に導入するホストの最大数に基づいてサブネットを計算しますか？

大規模なネットワーク内のサブネットの最大数を計算する

この例では、より大きなネットワーク内に収まるサブネットの数を計算します。 私たちがしたいことを想像してみましょう 40/192.168.1.0ネットワークに合計24のネットワークを配置します 、さまざまなホストが使用するサブネットマスクは何ですか？ ホストにはどのIP範囲がありますか？ ネットワークIPアドレスとブロードキャストIPアドレスは何でしょうか？ 最初に知っておく必要があるのは、この演習を行うには、ホスト用に合計2ビットを予約する必要があるため、/ 8マスクのクラスAネットワークでは、合計22ビットになるということです。利用可能で、マスク/ 16を備えたクラスBのネットワークでは、合計14ビットが利用可能になり、マスク/ 24を備えたクラスCのネットワークでは、合計6ビットが利用可能になります。

計算を実行する手順は次のとおりです。

1. 40のネットワークをバイナリに変換する：最初に行う必要があるのは、40をバイナリ（101000）に変換することです。これは、後で最終的なサブネットマスクを計算するために合計6ビットがあることを意味します。
2. デフォルトのサブネットマスクは/ 24または255.255.255.0です。このマスクをバイナリに変更すると、11111111.11111111.11111111.00000000になります。
3. 表示される最初の6から始めて、左から右に40つの計算ビット（0ネットワーク）を予約します。したがって、XNUMX番目のオクテットで作業します。
4. 新しいサブネットマスクは次のようになります。11111111.11111111.11111111.11111100; したがって、/ 30または255.255.255.252サブネットマスクを扱っています。 マスクの最後の部分（11111100）を252進数に変換すると、数値XNUMXが得られます。

この情報を使用して、192.168.1.0 / 24ネットワーク内で作成できるさまざまなサブネットを計算するには、計算したサブネットマスクのゼロの数まで2を上げる必要があります。見てみると、最終的な結果が得られます。マスクの一部は«11111100»であるため、2つのゼロがあるため、2 ^ 4は4に等しくなります。このXNUMXは、さまざまなサブネットのさまざまなネットワークアドレスを計算するために使用する必要がある増分です。

計算されたサブネットのIPアドレス範囲は次のようになります。論理的には、すべてのサブネットで、計算されたサブネットマスク/ 30または255.255.255.252が使用されます。

• 192.168.1.0 – 192.168.1.3; 最初のIPアドレスはネットワークアドレスで、最後のIPアドレスはブロードキャストアドレスです。 「真ん中」にあるアドレス192.168.1.1と192.168.1.2はホストに面しています。
• 192.168.1.4 – 192.168.1.7
• 192.168.1.8 – 192.168.1.11
• 192.168.1.12 – 192.168.1.15
• ....
• 192.168.1. 252 - 192.168.1.255

最後のオクテット内の最後のネットワークアドレスは、常にこの例で計算されたサブネットマスク（255.255.255）に対応します。 252 )

サブネットあたりのホストの最大数に基づいてサブネットを計算します

この例では、より大規模なネットワーク内にあるサブネット内に収まるホストの数を計算します。 192.168.1.0/24ネットワークでは、これまで見てきたように合計254のホストが収まりますが、256のアドレスがありますが、最初のアドレスはネットワークアドレスで、最後のアドレスはブロードキャストアドレスであるため、次の目的で使用することはできません。ホスト。 。

したいとします。 最上位のネットワークに基づいて、合計40のホストをサブネットに配置します 192.168.1.0/24 、さまざまなホストが使用するサブネットマスクは何ですか？ ホストにはどのIP範囲がありますか？ ネットワークIPアドレスとブロードキャストIPアドレスは何でしょうか？ 最初に知っておくべきことは、この演習を行うために、ホストの「過剰な」IPアドレスが常に存在することです。この場合、各サブネットに40のホストがあるだけでなく、合計（2 ^ 8）-2。

計算を実行する手順は前の手順と非常に似ていますが、 ステップXNUMXの非常に重要な変更 .

1. 40ホストをバイナリに変換する：最初に行う必要があるのは、40をバイナリ（101000）に変換することです。これは、後で最終的なサブネットマスクを計算するために合計6ビットがあることを意味します。
2. デフォルトのサブネットマスクは/ 24または255.255.255.0です。このマスクをバイナリに変更すると、11111111.11111111.11111111.00000000になります。
3. 計算された6ビット（40ホスト）を右から左にゼロを入れて予約し、左端に1を入力します。
4. 新しいサブネットマスクは次のようになります：11111111.11111111.11111111。 11000000 ; したがって、/ 26サブネットマスク（合計26個あります）または255.255.255.192を処理しています。 マスクの最後の部分（11000000）を192進数に変換すると、数値はXNUMXになります。

この情報を使用して、192.168.1.0 / 24ネットワーク内で作成できるさまざまなサブネットを計算するには、計算したサブネットマスクのゼロの数まで2を上げる必要があります。見てみると、最終的な結果が得られます。マスクの一部は«11000000»であり、2つのゼロがあるため、6 ^ 64は64に等しくなります。このXNUMXは、さまざまなサブネットのさまざまなネットワークアドレスを計算するために使用する必要がある増分です。

計算されたサブネットのIPアドレス範囲は次のようになります。論理的には、すべてのサブネットで、計算されたサブネットマスク/ 26または255.255.255.192が使用されます。

• 192.168.1.0 – 192.168.1.63; 最初のIPアドレスはネットワークアドレスで、最後のIPアドレスはブロードキャストアドレスです。 「真ん中」にあるIPアドレスはホストに面しています。
• 192.168.1.64 – 192.168.1.127
• 192.168.1.128 – 192.168.1.191
• 192.168.1.192 – 192.168.1.255

ネットワークごとに40のホストを配置する場合、これまで見てきたように、192.168.1.0 / 24ネットワーク内に作成できるサブネットは合計XNUMXつだけです。

このチュートリアルが、サブネット内に配置するネットワークの数とホストの数に基づいてサブネットを計算するのに役立つことを願っています。