1. 序章

インターネットプロトコル（IP）は、最新のコンピューターネットワークで最も関連性の高いプロトコルの1つです。 このプロトコルは、マシンに論理アドレスを提供し、マシンが相互に通信できるようにします。 何年にもわたって、IPには、IPv4、IPv6、IPsecなどの複数のバージョンとバリエーションがありました。 ただし、初期の採用により、IPv4は依然として最も人気があり、広く採用されています。

IPv4の本質的な特徴の1つは、大きなネットワークをサブネットと呼ばれる複数の小さなネットワークに分割できることです。 サブネットは論理的であり、管理の容易化とトラフィックのオーバーヘッドの削減によってネットワークパフォーマンスの向上を目指しています。

このチュートリアルでは、IPv4プロトコルのサブネットについて学習します。 最初に、IPv4の主要な概念について簡単に説明します。 さらに、このレビューでは、特にIPv4アドレスの構造を分析します。 したがって、IPv4のサブネットを詳細に調査し、それらがどのように機能するかを詳しく説明し、特定のサブネットのアドレス範囲を計算し、IPv4アドレスクラスを特定します。

2. IPv4の簡単なレビュー

現在のネットワークでは、IPにより、接続されているさまざまなデバイスがネットワークを介して通信できるようになります。 このプロトコルは、OSIモデルの第3層とTCP/IPモデルの第2層に存在します。 特に、IPの4番目のバージョン（IPv4）はインターネットで広く採用されています。 したがって、このセクションでは、IPv4のいくつかの特性を確認します。 ただし、IPv6やIPsecなどの他のバージョンのIPも、現在のネットワークで重要な役割を果たしていることに注意してください。

要するに、IPv4プロトコルは、IPv4アドレスで表される送信元から宛先へのメッセージをアドレス指定します。したがって、コアネットワークで実行されるルーティングルーチンは、これらのアドレスを考慮してメッセージを適切に配信します。 ただし、IPv4アドレスは、必ずしも単一のデバイスを表すとは限りません。 特定のメッセージを受信するデバイスの数は、採用されているアドレス指定方法によって異なります。 IPv4では、サポートされているアドレス指定方法は、ユニキャスト（1対1通信）、マルチキャスト（1対多通信）、およびブロードキャスト（1対すべて通信）です。

アン IPv4アドレス 接続されたデバイスごとに静的または動的に定義された4つのオクテット（32ビット）で構成されます。 したがって、合計43億の可能なアドレスがあります。 ただし、IPv4のアプリケーションでは、ネットワーク上での通信を可能にするために、送信元アドレスと宛先アドレスに加えて追加情報が必要です。 この情報は、送信元アドレスと宛先アドレスに加えて、 IPv4ヘッダー。 したがって、IPv4ヘッダーには、バージョン、長さ、断片化オフセット、存続時間、チェックサム、アドレスなど、いくつかの必須フィールドを記述する少なくとも20バイトが含まれます。 

3. IPv4サブネット

サブネットは、IPアドレスを効率的に割り当てる方法で構成されているため、アドレスの浪費を回避し、ネットワークオペレータの管理能力を向上させることができます。 言い換えると、サブネットはIPv4アドレス空間を断片化して、アドレスの特定の要求を正確に達成します。 ただし、サブネットの現在の概念は、クラスレスドメイン間ルーティング（CIDR）を提示するIETFによるRFC1517の公開とともに1993年に登場しました。 1993年以前は、IPアドレスは、A、B、C、D、およびEの5つのクラスのみを考慮して配布されていました。

IPv4クラスは、アドレス空間を3つの静的サブネットに分割します。 最初のサブネットは、IPv4アドレスの最初のオクテットを使用してネットワークを示し、他のオクテットを使用してホストをアドレス指定するクラスAを考慮します。 したがって、2番目のサブネットはクラスBによって定義され、ネットワークを確立するために1番目と2番目のオクテットを使用し、3番目と4番目のオクテットはホストを示します。 最後に、最後のサブネットはクラスCを考慮し、ネットワーク定義の最初の3つのオクテットと、ホストを指定する最後のオクテットを使用します。 次に、クラスDとEには、マルチキャストと調査の目的でそれぞれ使用される特定のアドレスが含まれます。

次の表は、IPv4アドレスクラスに関する情報をまとめたものです。

CIDRの公開後も、5つのクラスは引き続き参照されますが、次のサブセクションで説明するように、IPv4アドレスの分割と割り当てがより正確になりました。

4. クラスレスドメイン間ルーティング

IETFは、クラスB IPv4アドレスの急速な枯渇とルーティングテーブルの過負荷に対処するための戦略として、CIDRを提案しました。 CIDRの前は、一部の企業が数千のアドレスを要求する場合、クラスBのアドレスの範囲（ネットワーク）を要求する必要があります。 ただし、会社は65534のアドレスを受け取り、それらの複数を浪費する可能性があります。 ただし、CIDRを使用すると、クラスBネットワークは、アドレスが削減された複数のサブネットに細分化できるため、特定の企業や他の組織の要件により適合します。

CIDRは、可変長のサブネットマッピング戦略を採用しています。 IPv4で使用される最も従来のCIDR表記は、0〜32の範囲の数値で構成され、通常はネットマスクと呼ばれ、IPv4アドレスの後に配置されます。 IPv4アドレスとIPv4アドレスを区切る記号はスラッシュ（/）です。

要約すると、ネットマスク番号は、ネットワークを定義する最初のオクテットの最初のビットから始まるIPv4アドレスのビット数を表します。 したがって、（32 –ネットマスク番号）の結果は、ネットワーク内のホストのアドレス指定に使用される、最後のオクテットの最後のビットから始まるビット数です。 ネットマスクには、ネットワークビットの値が1、ホストビットの値が0のバイナリ32ビット表現があります。 ネットマスクのバイナリ表現は、サブネットのIPv4アドレスの範囲を計算するために使用されます。

次の画像は、CIDR表記の例を示しています。

IPv4アドレスクラスをCIDR表記にマップできることに注意してください。 クラスA、B、およびCのネットマスクは、それぞれ/ 8、/ 16、および/24です。 次に、クラスDとEは、異なるネットマスクでマップされたアドレスを包含します。

5. 結論

この記事では、IPv4ネットワークのサブネットについて学びました。 まず、IPv4について簡単に説明し、その目的と特徴を概説しました。 次に、IPv4のサブネットについて調査しました。 IPv4アドレスの従来の分類を調査し、サブネットを定義するためのCIDR戦略への移行に従いました。 最後に、従来のIPv4分類とCIDR戦略の類似点を示します。

現在のIPv4ネットワークの管理にはサブネットが不可欠であると結論付けることができます。 したがって、サブネットを使用すると、IPv4のアドレス空間を効率的に調査して適切に割り当てることができます。