ネットワークマスクとCIDR表記

こちらの記事ではネットワークマスク(サブネットマスク)とCIDR表記について解説します。

IPアドレス

IPアドレスはデータをやり取りする際の相手識別用に、各々の機器に割り当てられるネットワーク上の住所です。

192.168.0.1の様にドット区切りで4つの整数で表記されます。それぞれの整数は8ビットの2進数を10進数表記したもので0~255の範囲になります。

グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス

IPアドレスには「グローバルIPアドレス」と「プライベートIPアドレス」の二種類が存在します。

グローバルIPアドレス

グローバルIPアドレスはインターネットから直接通信可能なIPアドレスで重複は許されません。

例えばインターネット上のwebサイトは、グローバルIPアドレスを必ず持ちます。

プライベートIPアドレス

プライベートIPアドレスは、社内ネットワークや家庭ネットワークなど、インターネットから独立したネットワーク内で使用されるIPアドレスです。他のネットワーク内のIPアドレスと重複しても問題はありません。

IPアドレス割り当ての仕組み

グローバルIPアドレスの割り当て

グローバルIPアドレスの使用可能範囲は、各国やインターネットプロバイダーによりあらかじめ決められています。世界中のIPアドレスはICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)により管理されており、日本国内ではJPNIC(Japan Network Information Center)がその役割を果たしています。

プライベートIPアドレスの割り当て

プライベートIPアドレスは「動的プライベートIPアドレス」と「固定IPアドレス」があります。

動的プライベートIPアドレスはDHCPプロトコルを用いて割り振ります。ルーターはDHCPサーバー機能を持ち、接続している機器に動的にプライベートIPアドレスを振り分けます。

固定IPアドレスは、コンピュータに手動でIPアドレス情報を入力し割り振ります。

ネットワーク部とホスト部

IPアドレスはネットワーク部とホスト部に分けることができます。

ネットワーク部は属しているネットワーク、ホスト部は機器を表しています。ホスト部が広範囲を表現できるほど、一つのネットワークに接続できる機器の数が多くなります。

IPアドレスのクラス

IPアドレスにはクラスが存在し、ネットワークの規模(ネットワークの数と、ネットワーク内で許容できるプライベートIPアドレスの数)を定義します。

クラスAは0.0.0.0~127.255.255.255がIPアドレスの範囲となり、先頭から8ビットがネットワーク部、24ビットがホスト部になります。クラスAはネットワークが最大128個、それぞれのネットワークのホスト数は最大約1677万台となります。

クラスBはネットワークが最大16,384個（2の14乗）、ホストは最大65,534台（2の16乗-2）となり、クラスCは、ネットワークが最大209万7152個（2の21乗）、ホストは最大254台（2の8乗-2）となります。

例えば、500台の機器を同一のネットワークに所属させる場合、クラスBを選びます。しかし、クラスBの最大ホスト数65000個に対して500個しか使用しないため64500個のアドレスが無駄となります。

ここで登場するのがサブネットです。

サブネット

サブネットはネットワーククラスA,B,Cをさらに小さなネットワークに分割します。これによりIPアドレスを効率的に使うことができます。

前例で取り上げたネットワークを上図のようにサブネット化することで、最大IPアドレス数を511個に制限し、IPアドレスの無駄遣いを抑えることができました。

しかし本来クラスごとに定義されていたネットワーク部がサブネット化することで、どこからどこまでがネットワーク部かIPアドレスを見ただけではわからなくなりました。これを解決するのがサブネットマスクとCIDR表記です。

サブネットマスクとCIDR表記

サブネットマスクは、IPアドレスの中でネットワーク部とホスト部を区別するための情報です。通常はCIDR表記が使われ、この形式では「IPアドレス/プレフィックス長」という形でIPアドレスとサブネットマスクが一緒に表記されます。

CIDR表記は「IPアドレス/プレフィックス長」の形でIPアドレスとサブネットマスクを一緒に表記します。例えば191.255.254.0/23という表記では、IPアドレスが191.255.254.0で、最初の23ビットがネットワーク部を表し、残りの部分がホスト部を表すことを示しています。

まとめ

IPアドレスはネットワーク上の住所のようなものです。それぞれのIPアドレスは、そのアドレスが所属するネットワークを表す「ネットワーク部」と、そのネットワーク内の特定のデバイスを表す「ホスト部」に分けられます。この仕組みを使うことで、ネットワーク上でデータのやり取りを行うことができます。

インターネットに接続できるグローバルIPアドレス、ネットワーク内でのみ使用できるプライベートIPアドレスがあります。

IPアドレスにはネットワークの規模を表すクラスの概念がありますが、IPアドレスを効率に使用するためにサブネット化を行います。その際にネットワーク部とホスト部を表すためにサブネットマスクやCIDR表記が使われます。