サブネットマスクとは？

ネットワークでは、すべてのホストとルーターが、ネットワーク番号とホスト番号を符号化した固有のIPアドレスを持っています。このIPアドレスは、データパケットをネットワーク上の適切なコンピュータに転送するためのネットワーク上の識別の役割を果たします。IPアドレスは32ビット長で、送信元と送信先の間に存在する。

ネットワークでは、すべてのホストとルーターが、ネットワーク番号とホスト番号を符号化した固有のIPアドレスを持っています。このIPアドレスは、データパケットをネットワーク上の適切なコンピューターに転送するためのネットワーク上の識別の役割を果たします。

IPアドレスは32ビットで、リクエスト・パケットとレスポンス・パケットの送信元アドレス・フィールドと宛先アドレス・フィールドに存在する。IPアドレスの32ビットは8ビットにまとめられ、4バイトとなり、IPアドレスの一部が属するネットワークを識別する。

1バイト目、2バイト目、3バイト目のいずれか、または3バイトすべてがサブネットアドレスを表し、残りがコンピュータ固有のアドレスを表す。

クラスBサブネットワーク

IPアドレスの分類

インターネット上の通信はTCP/IPプロトコル・スイートに従っており、バージョン4とバージョン6の2種類がある。IPV4は32ビットアドレスであるのに対し、IPV6は128ビットアドレスである。IPV4は数値を使用し、IPV6は16進数を使用する。

インターネットでは、IPアドレスをクラス・フル・アドレスとして知られる5つのカテゴリー、つまり5つのクラスに分類している。これは、クラスA、クラスB、クラスC、クラスD、およびクラスEのアドレスに分類されます。異なるクラスのアドレスの範囲は次のとおりです：

ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト、エニーキャスト通信がある。

• ユニキャスト通信は1対1の通信である。これは、確立されたルートにおける2つのデバイス間の単一かつ直接的な通信である。

• マルチキャストには複数の受信機があり、マルチキャストメンバーだけがマルチキャストトラフィックを受信する。パケットは同じ物理ネットワーク内または異なるネットワーク内のコンピュータのグループに行き、パケットはマルチキャストネットワークの各メンバーに行く。

• ブロードキャスト通信にも複数の受信機があり、ネットワークの一部ではないにもかかわらず、すべての受信機がネットワークのトラフィックを受信する。

• エニーキャストは、アドレスが同じプレフィックスを持つコンピュータのグループに配信します。同じ物理ネットワークに接続されたコンピュータは、同じプレフィックスアドレスを共有します。

エニーキャスト通信では、トラフィックはグループの少なくとも1つのメンバー、または最も近いメンバー、または最もアクセスしやすいメンバーに送られる。

IPアドレスはドット付き10進表記で書かれた32ビットのアドレスである。32ビットのアドレスは、8ビットずつ4バイトまたは4オクテットに分割される。4オクテットは10進数で0から255まであります。IPアドレスの最小値は0.0.0.0、最大値は255.255.255.255です。

サブネットとは？

ネットワークが直面した問題は、1つのクラスA、B、Cアドレスが1つのネットワークを指し、LANの集合体を指すものではないということだった。ネットワーク・プロバイダーはこの問題に対処するためにサブネットを導入した。

サブネットとは、ネットワークを論理的に分割したもの。ネットワークを2つ以上のネットワークに分割する過程でサブネットが作成される。サブネットは、ネットワーク・トラフィックが目的地に到達するまでに不要なルーターを通過することなく、より短い距離を移動するため、ネットワークをより効率的にします。サブネット化によって、特定のデバイスを見つけるためにすべてのルーターを通過する代わりに、特定のネットワークを担当するルーターを通過するトラフィックが簡素化されます。

クラスBアドレスは64,000アドレスまでしか提供できない。サブネットは、ネットワークが成長するにつれて、内部用にネットワークをいくつかに分割することでIPアドレスを提供します。 しかし、外部に対しては1つのネットワークとして機能します。

各ネットワークにはメイン・ルーターに接続されたルーターがあり、パケットがメイン・ルーターに入ってくると、ルーターはそのパケットをそれぞれのサブネットにルーティングする。問題は、ルーターがどうやって正しい宛先へのパスを見つけるかだ。

64,000のアドレスを持つテーブルを用意し、ルーターがパスを指示するという方法もある。このアイデアはうまくいくだろうが、メインのルーターに大きなテーブルが必要で、ホストが追加されたり、移動したり、サービスから外されたりすると、手動でメンテナンスする必要がある。

その代わりに、サブネットマスクという別の方式が導入された。サブネットマスクもドット付き10進数で表記され、スラッシュの後にネットワーク＋サブネット部分のビット数が続く。サブネットマスクの長さが22ビットであることを示すために、/22という表記もある。

サブネットはネットワークの外からは見えないので、新しいサブネットを割り当てるには、Internet Corporation for Assigned Names and Numbers（ICANN）に問い合わせたり、外部のデータベースを変更したりする必要はない。

例えば、最初のサブネットは130.50.4.1から始まるIPアドレスを使い、2番目のサブネットは130.50.8.1から始まる、といった具合である。

以下の例では、サブネットが4つずつカウントされていることに注意。対応するバイナリ・アドレスは以下の通り：

サブネット1： 10000010 00110010 00000100 00000001

サブネット2：10000010 00110010 00001000 00000001

縦棒｜はサブネット番号とホスト番号の境界を示す。左側に6ビットのサブネット番号、右側に10ビットのホスト番号がある。

サブネットの仕組み

ルーターがどのようにIPパケットを処理するかを理解することは、サブネットの仕組みを理解する上で重要である。各ルーターは、遠くのネットワークへの行き方を示すいくつかの（ネットワーク,0）IPアドレスをリストしたテーブルを持っています。2つ目の(this-network, host)IPアドレスは、ローカルホストへの行き方を示す。

各テーブルに関連付けられた宛先に到達するために使用するネットワークインターフェースがある。IPパケットが到着すると、宛先アドレスがルーティングテーブルで検索される。パケットが遠くのネットワーク宛であれば、テーブルで指定されたインターフェイス上の次のルーターに転送される。同じLAN上のローカルホストであれば、パケットは直接宛先に送られる。

ルーターは宛先アドレスが見つからない場合、追加情報と広範なテーブルを持つデフォルトルーターにパケットを転送する。このアルゴリズムは、ルーターがそのサブネット内の近隣ネットワークとそのコンピューターに関する情報を含める必要があることを意味します。 ルーターはネットワーク内のすべてのネットワークとホストのペアを気にする必要がないので、ルーティングテーブルのサイズを小さくすることができます。

ルーティングテーブルのサブネットには、（this-network, subnet, 0）と（this-network, this-subnet, host）という形のエントリーがある。サブネット上のルーターは、自分のサブネット上のホストへの行き方を知っている。

ルーターは、他のサブネットのホストのIPアドレスを保存する代わりに、ネットワークのサブネットマスクを使用して、ブールAND関数を実行することによってそれらを見つけることができるので、他のサブネット上のホストの詳細を知る必要はありません。 

メインルーターはサブネッティングを実行するためにサブネットマスクを必要とし、ネットワーク+サブネット番号とホストの間の分割を示す。

例えば、メインルーターに到着した130.50.15.6宛のパケットは、サブネットマスク255.255.252.0/22とANDされ、サブネットアドレス130.50.12.0となる。

ルーターはルーティングテーブルでこのアドレスを検索し、どの出力ラインを使ってそのルーターに行けばいいかを調べる。サブネッティングは、ネットワーク、サブネット、ホストからなる3レベルの階層を作ることで、ルーターテーブルのスペースを減らします。

サブネットマスクとは？

An IP address has two components, the network address, and the host address. A subnet mask separates the IP address into the network and a host address (<network><host>). Subnetting further divides the host part of an IP address into a subnet and host address (<network><subnet><host>). It is called a subnet mask because it helps identify the network address of an IP address by performing a bitwise AND operation on the netmask.

サブネットマスクはIPアドレスをマスクする32ビットの数値で、IPアドレスをネットワークアドレスとホストアドレスに分割する。ネットワークビットをすべて1に設定し、ホストビットをすべて0に設定すると、サブネットマスクが作成されます。ネットワーク内で、ルーターは特別な目的のために2つのホストアドレスを予約します。ルーターはネットワークアドレスにオール0を、ブロードキャストアドレスにオール255を割り当てますが、ホストには決して割り当てません。

IPアドレスにサブネットマスクを適用すると、ネットワークアドレスとホストアドレスが分離される。マスクの1がネットワークビットを表し、0がホストビットを表す。IPアドレスとサブネットマスクをビットごとに論理AND演算すると、ネットワークアドレスが生成される。 

サブネットマスクの仕組み

マスクは32ビットの2進数で、ブロック内のアドレスとビットANDすると、ブロック内の最初のアドレスになる。サブネットがある場合、アドレスはマスクを使用して宛先アドレスからネットワークアドレスを抽出する。 

例えば、こうだ、 

IPアドレス216.003.218.12の場合、ドット付き10進数形式は-11011000.00000011.10000000.00001100となる。

クラスCのアドレスなので、マスクは255.255.255.000である。

ドット付き10進数形式は、11111111.11111111.11111111.00000000である。

したがって、ネットワークアドレスは

216.003.218.0 - 11011000.00000011.10000000.00000000.

最初の24ビットがネットワークアドレスで、最後の8ビット（サブネットマスクの残りのゼロ）がホストアドレスです。これで次のようになる：

11011000.00000011.10000000.00000000- ネットワークアドレス (216.003.218.0)

00000000.00000000.00000000.00001100 - ホストアドレス (000.000.000.12)

最終的な感想

インターネットは指数関数的に成長しており、IPアドレスがどのように機能し、なぜネットワークがサブネッティングを使用するのかを理解することが不可欠である。サブネッティングは、大規模なネットワークを小規模なネットワークに分割することで、輻輳の回避、トラフィック管理、ネットワークのより良い管理を実現します。 

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