IPv4とサブネット化の基本
IPV4とサブネット化に関する完全で包括的な記事を以下に示します。
IPv4（インターネット・プロトコル・バージョン4）とは？
IPv4（インターネット・プロトコル・バージョン4）は、インターネット上でデータを送受信するための最も広く使用されているプロトコルです。インターネットに接続されたデバイスは、IPv4アドレスを使って相互に通信を行います。IPv4は32ビットのアドレス空間を提供し、これにより約43億個のユニークなIPアドレスを利用可能にします。
IPv4アドレスは通常、4つの10進数（0から255の間の数値）で表され、それぞれがドット（.）で区切られています。例えば、「192.168.1.1」という形式です。これらのアドレスは、特定のホストまたはネットワークを識別するために使用されます。
IPv4アドレスの構造
IPv4アドレスは32ビットの長さを持ち、以下の2つの主要な部分に分かれています：
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ネットワーク部：ネットワークの識別に使用される部分。
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ホスト部：ネットワーク内の特定のホスト（デバイス）を識別するために使用される部分。
アドレスのクラスによって、ネットワーク部とホスト部のサイズは異なります。これには、クラスA、クラスB、クラスC、クラスD、クラスEがありますが、一般的に使用されるのはクラスA、クラスB、クラスCです。
サブネット化（Subnetting）とは？
サブネット化は、1つの大きなネットワークを複数の小さなネットワークに分割するプロセスです。このプロセスにより、IPアドレス空間を効率的に管理でき、ネットワークのトラフィックを分散させ、セキュリティを向上させることができます。
サブネット化の必要性
サブネット化は、以下のような理由で必要とされます：
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効率的なIPアドレス管理：IPアドレスを効率的に割り当てることで、無駄を減らし、限られたアドレス空間を最適に使用することができます。
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ネットワークの分割：ネットワークを小さく分けることで、トラフィックの集中を防ぎ、速度やパフォーマンスの向上を図れます。
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セキュリティの強化：サブネット化により、特定のサブネットにアクセスを制限し、ネットワークのセキュリティを高めることができます。
サブネットマスクとは？
サブネットマスクは、IPアドレスと組み合わせて、ネットワーク部とホスト部を識別するために使用される32ビットの値です。サブネットマスクは、ネットワーク部を「1」で、ホスト部を「0」で表現します。
例えば、サブネットマスク「255.255.255.0」は、最初の24ビットがネットワーク部、残りの8ビットがホスト部を表すことを意味します。
サブネット化の計算
サブネット化を行う際、サブネットマスクを変更してネットワークの分割を行います。次の手順で計算を行います：
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IPアドレスとサブネットマスクの確認：
例えば、IPアドレスが「192.168.1.0」で、サブネットマスクが「255.255.255.0」の場合、ネットワーク部は最初の24ビット（192.168.1）で、ホスト部は残りの8ビットです。 -
サブネットの数を決定：
サブネットマスクの「1」のビットの数が多くなると、ネットワークが小さくなり、サブネットの数が増加します。 -
サブネットごとのIPアドレスの割り当て：
必要なサブネット数に基づいて、IPアドレスをサブネットに割り当てます。各サブネットには、ネットワークアドレス、ブロードキャストアドレス、そしてホスト用のIPアドレスが割り当てられます。
サブネット化の実例
例えば、クラスCのIPアドレス「192.168.1.0/24」をサブネット化したいとします。サブネットマスク「255.255.255.0」は、最初の24ビットをネットワーク部として、残りの8ビットをホスト部として使用します。
この場合、2ビットをネットワーク部に割り当てると、サブネットマスクは「255.255.255.192」となります。この変更により、ネットワークは以下のように分割されます：
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サブネット1：192.168.1.0/26（ネットワークアドレス192.168.1.0、ホスト範囲192.168.1.1～192.168.1.62、ブロードキャストアドレス192.168.1.63）
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サブネット2：192.168.1.64/26（ネットワークアドレス192.168.1.64、ホスト範囲192.168.1.65～192.168.1.126、ブロードキャストアドレス192.168.1.127）
このようにして、1つのIPアドレス空間を複数の小さなサブネットに分けることができます。
CIDR（Classless Inter-Domain Routing）とは？
CIDRは、従来のクラスベースのネットワークアドレス指定方法を改善したものです。CIDRでは、サブネットマスクを「/」を使って指定します。例えば、「192.168.1.0/24」という表記で、ネットワーク部のビット数が24ビットであることを示します。CIDRを使用することで、より柔軟で効率的なIPアドレスの割り当てが可能になります。
結論
IPv4とサブネット化は、インターネットとネットワークの運用において重要な概念です。IPv4は現在も広く使用されており、インターネットに接続されたデバイスに対してユニークなIPアドレスを提供します。一方、サブネット化は、IPアドレスの効率的な管理とネットワークの最適化に欠かせない手法です。ネットワーク設計者やエンジニアにとって、これらの概念を理解し、適切に活用することがネットワークのパフォーマンスやセキュリティを向上させる鍵となります。