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この記事では、IPアドレス指定とサブネット化について説明し、この貴重な情報を実 ホストとサブネットの数式を使用してサブネットマスクを計算する方法について説明します。 しかし、先に進む前に、2つの重要な質問に答える必要があります。

サブネットとは何ですか？

Ispは、組織が必要とするネットワークとホスト、またはエンドポイントの潜在的な数に基づいて、組織にIPアドレス範囲を割り当てます。 今日では、割り当てはクラスレスドメイン間ルーティング（CIDR）割り当て方法に従います。 次に、組織は、サブネットと呼ばれるプロセスを使用して、割り当てられたアドレス空間を組織内の各サブネットワークの小さな割り当てに分割します。 サブネットの結果、サブネットワークの数が増加し、使用可能なホストIPアドレスの数が減少します。 各サブネットワークは、IPサブネットとして知られています。

なぜサブネットを使用するのですか？

サブネットを使用すると、割り当てられたネットワークアドレスを、組織内の各ネットワークにより適した小さく効率的な割り当てに分割できます。 たとえば、2つのルーター間のポイントツーポイントWANリンクは2つのアドレスしか必要としませんが、LANセグメントはサーバー、ワークステーション、ラップトップ、Wi-Fiに接続されたモバイルデバイスなど、多くのホストをサポートする必要がある場合があります。

サブネットとルートの要約は、ルーティングテーブルのサイズを小さくすることによって、ルータをより効率的にするために連携して動作します。 宛先から遠く離れたルータは、多くのアドレス指定の詳細を必要としないので、ルートを大幅に要約することができます。 しかし、パケットが宛先ネットワークに近づくにつれて、ルーターにはローカルサブネットマスクなどのより多くのローカルルーティング情報が必要になります。 パケットの宛先アドレスにマスクを適用することにより、ルータは、宛先ホストを含む特定のネットワークセグメントを決定し、パケットを適切に配信することができます。

次に、ネットワーク管理者がIPアドレス指定とサブネット化について知っておく必要があることなど、いくつかの背景情報を見てみましょう。 IPアドレス指定とサブネット化のいくつかの基本的な要素の見直しから始めることをお勧めします:

  • IPアドレスは、パブリックIPアドレスを使用する場合はインターネット上で一意である必要があり、プライベートipアドレスを使用する場合は
  • Ipv4アドレスは、それぞれ8ビットの四つのオクテットで構成される32ビットです。 サブネットマスクを計算するには、IPアドレスをバイナリに変換し、計算を実行してから、点線のクワッドと呼ばれるIpv4十進数表現に変換し直します。 Ipv6アドレスに対しても同じサブネット化手順が機能します。
  • サブネットマスクは、IPアドレスのどの部分がアドレスのネットワーク部分であり、どの部分がそのネットワーク上のホストコンピュータに割り当てら より長いサブネットマスクは、マスク内のより多くの1ビットを意味し、より小さなホストアドレスブロックサイズを持つより多くのIPサブネット
  • サブネットは、サブネットマスクの長さを拡張することにより、大規模なネットワークを小さなネットワークに分割します。 これにより、サブネットワークの数が増加し、サブネットあたりのホストの数が減少します。 組織は、通常、ネットワークのサイズに応じて複数の異なるサブネットマスクを使用します。 たとえば、2つのデバイスのみを持つポイントツーポイントリンクでは、31ビットマスクが使用されます。 ただし、オフィスLANまたはデータセンター LANでは、より多くのホストを許可する短いサブネットマスクを使用します。 サブネットの数とサイズの間のトレードオフを決定することは、以下に説明されています。
  • 現在、可変長サブネットマスクを持つクラスレスIPアドレスはほぼ独占的に使用されており、クラスフルIPアドレスはクラスAネットワーク、クラスBネッ
  • デフォルトゲートウェイはデバイス、通常はルータであり、ホストはローカルLAN上にないデバイス宛てのパケットを送信します。 ここでも、デバイスは、割り当てられたサブネットマスクを使用して、ローカルIPアドレスとサブネットを宛先のIPアドレスとサブネットと比較するこ
  • プライベートIPアドレスは、Request for Comment1918アドレスとも呼ばれ、今日のほとんどのネットワークで使用されています。 これらの特別なIPアドレスは、インターネット経由でルーティングできず、これらのデバイスがプロキシサーバーまたはポートアドレス変換を介してインターネッ

さて、IPアドレス指定とサブネット化についての詳細と、それらが実際のネットワークにどのように適用されるかを学びましょう。

ホストの式を使用する

ネットワークをレイアウトするときの一般的な現実世界の質問は、”ネットワークにはどのようなサブネットマスクが必要ですか？「この質問に答えるために、ホストの式の使い方を学びましょう。

ホストの式は、特定のサブネットマスクを持つネットワーク上で許可されるホストの数を示します。 ホストの式は2h-2です。 Hは、サブネットマスクがバイナリに変換された場合、サブネットマスク内の0の数を表します。 最初と最後のアドレスは予約されています:ネットワークを識別する最初のアドレスと、ブロードキャストアドレスとして使用される最後のアドレスです。

ステップ1。 Find host range

ホストの数式を使用するには、最初に簡単な例を見てみましょう。 IPアドレス空間192.168.0.0を使用する予定があるとします。 現在、20台のホストを持つ小さなネットワークサブネットがあります。 ただし、このネットワークは来年中に300ホストに成長し、将来的には同様のサイズの複数の場所を持つ予定であり、このアドレス空間を使用して通信できるようにする必要があります。

単一のネットワークサブネットとわずか20ホストで、最も簡単なことは、サブネットマスクとして255.255.255.0を使用することです。 これは、あなたのホストに192.168.0.1から192.168.0.254があることを意味します。 アドレス192.168.0.0はネットワークサブネット識別子として予約され、192.168.0.255はネットワークブロードキャストアドレス用に予約されています。

ステップ2。 バイナリに変換

ただし、このサブネットマスクを使用する前に、ホストの式をそれに適用しましょう。 このシナリオでホストの式を使用するには、サブネットマスク255.255.255を使用します。0をバイナリに変換します。 これはあなたに与えるでしょう：111111111 11111111 1111111 1111111 00000000。

ご覧のように、サブネットマスクには8つの0があります。 これをホストの式で使用するには、28-2を計算します。 これは、256から予約された2つのアドレス、または254を引いたものになります。 したがって、サブネットマスクを指定すると、254個の使用可能なホストが取得されます。 これは現在20ユーザーのネットワークに適していますが、将来の300ホストへのネットワーク拡張はサポートされません。

ステップ3。 サブネットあたりのホストの合計数を計算する

事前に計画し、最初に最適なサブネットマスクを選択する必要があります。 これにより、後で戻ってこのネットワーク上のすべてのIPアドレスを変更する必要がなくなります。 サブネットマスクに1を追加すると、ネットワークサブネットごとにホストが少なくなりますが、ネットワー サブネットマスクから1を削除すると、ネットワークあたりのホスト数は増えますが、ネットワーク数は少なくなります。 後者は私たちがする必要があることです。

これを行うには、サブネットマスクを作成するために1つのいずれかを取り除きましょう:

11111111 11111111 11111110 0000000

10進数または点線のクワッド表現では、これは255.255.254.0です。

これは、サブネットマスクのホスト部分に9つの0があることを意味します。 このサブネットマスクを使用してホストの式を適用するには、29-2を計算します。 使用可能なホストIPアドレスの数は、512から2を引いた数、つまり510です。 これは間違いなく300ホストの現在および将来のネットワークとホストの期待20ユーザーのネットワークに合うだろう。

その情報を考慮すると、ネットワークの最も効率的なサブネットマスクは255.255.254.0であることがわかります。 各サブネットの有効なホストアドレス範囲は、アドレスを点線の四角形として書き込む制限があるため、2つの範囲として記述する必要があります。 最初のIPサブネットは、192.168.0.1から192.168.0.255および192.168.1.0から192.168.1.254になります。 192.168.0.0はサブネットを識別し、192.168.1.255はネットワークブロードキャストアドレスであることに注意してください。

これで、合計510個の使用可能なホストに到達します。

ステップ4。 サブネットの数を計算する

ホストの式を理解したので、サブネットの式も知っておく必要があります。 ホストの式を使用してLANに適切な数のホストがあると判断したからといって、ネットワークに十分なサブネットがあるわけではありません。 サブネットの数式がどのように機能するかを見てみましょう。

サブネットの式は2sで、sはサブネットマスクに追加された1の数で、サブネットマスクが何であったかからです。 上記と同じ例を見てみましょうが、その上に構築します。

ネットワーク192.168.0.0を使用すると、それぞれ300個のPcを持つ100個のリモートサイトがあると予想されます。 どのようなサブネットマスクを使用すべきですか？ 最後の例では、255.255.254.0サブネットマスクがサブネットごとに510ホストを提供していることがわかりました。 これは300個のPcをサポートするのに十分な以上のものでしたが、同じサブネットマスクは少なくとも100個のリモートサイトにネットワー 調べてみよう

ステップ5。 サブネットの総数を確認する

サブネットの数は、サブネットビットとも呼ばれる初期マスクが拡張されたビット数を数えることによって検出され 最初のアドレス割り当ては192.168.0.0で、マスクは255.255.0.0でした。 ホストの式を使用して、255.255.254.0のサブネットマスクを選択しました。 2つのマスクを比較し、サブネットビットを数えてみましょう。

バイナリに変換しましょう:

255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000
255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000

新しいマスクは7つのサブネットビットを使用する。 サブネットの式を使用すると、27=128ネットワークが得られます。 これは少なくとも100であるため、100個のリモートネットワークに十分なサブネットがあります。 これは、ネットワークに適したサブネットマスクを見つけたことを意味します。 サブネットマスクをバイナリから10進数に変換し、255.255.254.0を取得します。

サブネットビットを追加すると、サブネットの数は2倍に増加し、サブネットあたりのホストの数は2倍に減少します。 次の表は、Ipv4アドレスの3番目のオクテットにある8つのマスクビットごとのサブネットとホストの数を示しています。

サブネットとホストの計算
この表は、Ipv4アドレスの第三オクテットにおける八つのマスクビットごとのサブネットとホストの数を示しています。

可変長サブネット

ほとんどのネットワークは、可変長サブネットマスクと呼ばれるいくつかの異なるサイズのサブネットを必要とします。 これは、より大きなサブネットの1つ（より短いマスクを持つサブネット）を取り、それにサブネットアルゴリズムを適用することによって容易に達成されます。 ネットワークにはいくつかの異なる長さのサブネットマスクがあるため、これは可変長サブネットとして知られています。

上記の例を拡張して、100のサイトのほとんどが2つのポイントツーポイントWANリンクまたは2つのホストを持つ200のサブネットも必要とするとします。 255.255.254.0のサブネットマスクから始めます。 ホストの式を使用するには、2つのホストビットが必要です(22 – 2 = 4 – 2 = 2). サブネットマスクを拡張すると、バイナリで次のようになります:

255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000
255.255.255.252 = 11111111 11111111 11111111 11111100

サブネットマスクは7ビット拡張された。 サブネットの2sの式を使用すると、27=128個のサブネットがあります。 これはすべてのWANリンクでは十分ではないため、別の大きなサブネットでも同じことを行います。 上位2つの大きなサブネットをWANリンク用にサブサブネットにするように予約した場合、256のポイントツーポイントリンクに十分な容量があります。

192.168.252.0 through 192.168.253.254: WAN subnets 0 through 127
192.168.254.0 through 192.168.255.254: WAN subnets 128 through 255

小売業のように、各サイトにホストが少ない小さなリモートサイトがたくさんある場合、同じプロセスを使用できます。

ルーティングテーブルのサイズを小さくし、ルータの効率を高めるアドレス要約を可能にする方法で、サイトにサブネットを割り当てることが重要です。

クラスレスドメイン間ルーティング

CIDRは、Ipv4アドレスの元のクラスフル指定を排除します。 これにより、単一のネットワーク接頭辞とマスクが複数のネットワークの集約を表すことができます。 これはスーパーネットとも呼ばれます。 CIDRアドレス表現は、アドレスとマスクの表現を簡素化します。 CIDRは、ネットワーク集約とアドレス要約もサポートします。

CIDR表記は、ネットワークアドレスにサブネットマスクビットの数を追加します。 ドット表記を使用してアドレスとマスクを記述する代わりに、スラッシュ(/)とサブネットマスクのビット数を追加します。 100個のサブネットの前の例では、それぞれ300以上のホストをサポートしていますが、サブネットマスクには23ビットが含まれています。

192.168.0.1 255.255.254.0
11000000 10101000 00000000 00000001 11111111 11111111 11111110 00000000
=
192.168.0.1/23

サブネットプレフィックスの計算

ルータは、パケットを宛先に転送するために使用するインターフェイスを決定するプロセスの一部としてサブ このプロセスでは、アドレスとそのマスクに対してバイナリAND演算が実行されます。 その結果、すべてのホストビットを削除するサブネットプレフィックスが作成されます。 ルータは、ネットワークプレフィックスを使用して、プレフィックスに最もよく一致するルーティングテーブルエントリ（最長一致またはデフォル パケットは、最適一致プレフィックスに関連付けられているインターフェイスから転送されます。

サブネットマスク、プレフィックス、ルーティング
このネットワーク図は、サブネットマスクの計算と適切なルーティング手順を示しています。

上記のネットワーク図と図では、R1がR2のLANに接続されているホストである192.168.5.19宛てのパケットを受信したとします。 マスクとアドレスの間のバイナリAND演算を使用して、ルーティングテーブルで検索するルートプレフィックスを決定します:

192.168.5.19 = 11000000 10101000 00000101 00010011
255.255.254.0 = 11111111 11111111 11111110 00000000
192.168.4.0 = 11000000 10101000 00000100 00000000

R1はルーティングテーブルで192.168.4.0を検出し、パケットをS0インターフェイスからR2に転送します。 R2は同じプレフィックス計算を行い、インターフェイスE0でパケットを送信する必要があり、ホスト5.19へのローカル配信であることを決定します。

大規模ネットワーク設計

現実の世界では、おそらくこのような大規模なネットワークをゼロから設計する機会はありません。 しかし、大規模なネットワーク設計スキルはさまざまな理由で価値があります:

  • すでに実装されている大規模ネットワークのサブネットを理解する;
  • ネットワーク、そのIPアドレス指定、およびサブネットに変更を加えるとどのような; そして、
  • は、IPアドレス指定とサブネット化を理解し、それらを適用できることを証明するために、Cisco Certified Network Associateのような認定では、これらのスキルを適用し、電卓なしでIPアドレス指定を計算する必要があります。

サブネットを理解し、マスク、ホスト範囲、サブネットを長く計算できることが重要ですが、サブネット計算機を使用して計算を頻繁に検証します。

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