サブネット化の究極ガイド – プラス 10 のベスト サブネット計算ツールとチートシート

サブネットはネットワークの輻輳を軽減するのに役立ちます。サブネットは、ネットワークをセクションに分割することを含むネットワーク管理で広く使用されている手法です。サブネット化では、単一のアドレス空間の下に複数の相互接続されたネットワークが作成され、各セクションが独立したネットワークの集合ではなくサブネットワーク、つまり「サブネット」として表示されます。

サブネット化により、セグメント化されたネットワーク内の接続されたデバイスに IP アドレスが割り当てられます。 アドレススコープの割り当ては頭痛の種になる可能性があります 、ネットワークが拡大するにつれて、IP アドレスを手動で管理することが不可能になることがわかります。ネットワークの分割には多くの複雑な問題が伴いますが、ほとんどの場合、常識が最良のツールとなります。計画性も欠かせません。

このガイドでは、ネットワークを分割する際に計画する必要があるアドレスに関する基本的な考慮事項とベスト プラクティスの一部と、新しいアドレス スペース構成を管理するために必要なツールとプラクティスについて説明します。

なぜサブネットなのか?

一般的な LAN は、デスクトップ PC、プリンタ、サーバー、さらには電話など、複数のエンドポイントの通信を可能にするデバイスを相互に接続するワイヤで構成されています。 ネットワークのある時点で、複数のエンドポイント宛てのトラフィックが同じケーブルを通過します。 。データは、ワイヤに印加される電子パルスとしてネットワーク上を移動します。

ワイヤに電気が印加されると、そのケーブル全体が瞬時に占有されます。ワイヤ上で一度に動作できる信号源は 1 つだけです。

複数のエンドポイントが同時にデータを送信すると、データを表す料金が混在します。これを「」といいます。 衝突 」と転送されたデータが無意味になります。したがって、衝突は避けなければなりません。この衝突回避は、接続された各デバイスのネットワーク カードによって管理されます。回線をテストして電流が充電されていないことを確認し、その信号をケーブルに送ります。

同じワイヤに接続されているエンドポイントが多すぎると、輻輳が発生します。この場合、各デバイスがワイヤーで明確なショットを取得するまで待機しなければならない時間がかかるため、ネットワークが「遅く」なります。 1 人のユーザーがネットワークを独占して他のユーザーがロックアウトされるのを避けるために、データ転送はいくつかのチャンクに分割されます。データを受信するアプリケーションは、到着したパケットのシーケンスをチェックし、そのデータ ペイロードをストリームに再構築します。

ネットワーク カードは、送信するパケットごとにネットワークの可用性を確認する必要があります。 。多くのエンドポイントが同じワイヤを使用すると、送信ネットワーク カードに次のパケットを送信する機会を与える回線上の沈黙がまれになります。そのため、受信側アプリケーションは、転送が完了するまでより長く待つ必要があります。

ネットワーク上に非常に効率的な機器があるかもしれませんが、 ワイヤーを共有するエンドポイントが多すぎると、ユーザーはネットワークが遅いと不満を言うでしょう そしてそれが彼らの仕事を効果的に行うことを妨げています。この状況では、ネットワークをサブネットに分割することが最善の選択肢です。

— 導入のポイント

ネットワークをセクションに分割したら、各サブネットワークにあるデバイスの数を数え、それぞれに IP アドレスを割り当てる必要があります。各サブネットワーク内のアドレスは連続している必要があります。 これは、サブネットワークごとに IP アドレスの範囲を予約する必要があることを意味します。 。その範囲の計算は、IP サブネット化の主題です。さて、あなたは今、ネットワークのサブネット化について学習しています。

サブネット化とは何ですか?

「サブネット化」という用語は、特にサブネットを含むシステムのアドレス指定に関する考慮事項に当てはまります。 IP ネットワークでは、IP アドレスを使用します。 。これは、ドット (「.」) で区切られた 4 つの 8 ビット数値で構成される識別子です。それぞれの 8 ビット 2 進数はオクテットとして知られています。

一連の数値は基数 256 に基づいて機能します。アドレス内の各数値は、基礎となる 8 ビットの 2 進数を表します。 8 桁の 2 進数の最大値は 11111111 で、これは通常の 10 進数の数え方では 255 です。

したがって、アドレスは 0.0.0.1 から 0.0.0.255 まで順番に実行され、その次のアドレスは 0.0.1.0 になります。 どのアドレス空間でも許可される最大数は 255.255.255.255 です。 。これは単なる 2 進数の表現であるため、実際の最大 2 進アドレスは 11111111.11111111.11111111.11111111 になります。 IP アドレスのバイナリ バージョンには 32 個の数値があり、それぞれは 0 または 1 のみです。

ネットワーク上の各デバイスには一意の IP アドレスが必要です。この一意性はネットワークにのみ適用されるため、 どこか別のネットワークがあなたと同じアドレスを使用しているかどうかは関係ありません 。ただし、あるサブネット内のデバイスと別のサブネット内のデバイスに同じ IP アドレスを割り当てることはできません。ネットワーク用語では、ネットワーク上で通信するために一意の IP アドレスを必要とする各デバイスを「ホスト」と呼びます。

ブロードキャストアドレスとネットワークアドレス

サブネット化アドレスの割り当ては、使用可能なアドレス範囲をサブネットごとに予約された範囲に分割します。 サブネットの有効なアドレス範囲は常に偶数で始まり、奇数で終わります。 。範囲の最初の番号はネットワーク ID として指定されます。範囲内の最後の数字は「」になります。 ブロードキャストID これは、その IP アドレスに送信されたメッセージがサブネット内のすべてのデバイスによって受信されることを意味します。

— 導入のポイント

各サブネットのアドレス範囲を計画するときは、さらに 2 つのアドレス (ネットワーク ID とブロードキャスト ID) を範囲に追加する必要があります。

サブネット化システムにはもう 1 つアドレス要素があります。 サブネットマスク 」これにより、サブネットの IP アドレスがネットワーク要素とホスト要素に分割されます。アドレスのネットワーク セクションとホスト セクション間の分割に固定点はありません。各部分の長さはサブネットマスクによって示されます。

— 導入のポイント

各サブネットワークのアドレス空間を同じサイズにする必要はありません。それで、 各サブネットワークのアドレス要件を個別に計算する必要があります 。

このガイドの次のセクションでは、この問題について詳しく説明します。

サブネットマスク

IP サブネット マスクにより、特定のサブネットのネットワーク ID が得られます。サブネット内のデバイスの IP アドレスを取得し、それにサブネット マスクを適用すると、 ブール代数 、最終的にはネットワーク ID になります。ネットワーク ID は、サブネットに割り当てられた範囲内の最初のアドレスでもあることに注意してください。

この数学的演繹システムにより、ネットワーク機器はサブネット マスクを使用してメッセージがどのネットワーク セグメントに送信されるかを判断できます。 サブネット化システムを理解すると、サブネットを適切に設定し、各サブネットワークに適切なアドレス プールを割り当てることができます。

サブネット マスク値はすべて、左から特定のビット数の値になり、残りの位置はゼロで埋められます。マスク内の 1 の数がマスクの長さを示します。マスク内のゼロの数によってサブネットの長さが決まり、これにより、サブネットに接続されているデバイスに一意の IP アドレスを割り当てることができます。アドレスのこの 2 番目の部分は、「ホスト ビット」と呼ばれることもあります。サブネットの長さが長いほど、そのサブネットのプールに取得できるアドレスが増えます。マスクする正しい長さはありません。問題は、各サブネットに必要なホスト アドレスの数だけです。

IP アドレス内のすべてのマスクが連続していて、左の最初の位置から始まる必要があるというサブネット要件のため、サブネット マスクの形式の数は限られています。サブネット マスクの最後の「1」の位置により、マスク オクテットが識別されます。マスクは、サブネット マスクの 4 つのオクテットのいずれかに出現できます。マスクの 10 進数バージョンの最終数値は常に 255、254、252、248、240、224、192、または 128 です。これは、これらの数値がバイナリ オクテット 11111111、11111110、11111100、11111000、11110000、1 に対応するためです。 1100000 、11000000、10000000。

有効なサブネット マスクのリストは次のとおりです。

上の表に示されている各ケースでは、プール内で使用可能なホスト アドレスの数は、サブネット マスクによって作成されるネットワーク アドレスの総数より 2 つ減ります。それの訳は 範囲内の最初と最後のアドレスは、ネットワーク アドレス (ネットワーク ID) およびブロードキャスト アドレス (ブロードキャスト ID) として予約されます。 。

これらのマスク値は、実際のバイナリ マスクを 10 進数で表現したものです。したがって、実際には、マスク 255.255.255.240 は 11111111.11111111.11111111.11110000 になります。

IP アドレスにマスクを適用するには、ブール代数を使用し、10 進バージョンではなくバイナリー バージョンのアドレスとマスクを操作する必要があります。

ブール AND の場合、そのビットを結果に設定するには、2 つの数値の同じ位置にある各ビットを設定する必要があります。これら 2 つのビットのいずれかが 0 の場合、数値内のその位置の結果は 0 になります。

ネットワーク IP アドレス 60.15.20.200 とサブネット マスク 255.255.255.240 を指定すると、これらのアドレスの 2 進数を AND 演算し、次の結果が得られます。

この例では、マスク長は 28、サブネット長は 4 です。このサブネット マスクと任意のバイナリ アドレスの AND 演算を行うと、アドレスの最初の 28 ビットが変更されずに結果として表示されます。アドレスの最後の 4 ビットは削除され、ゼロに置き換えられます。

アドレスのネットワーク ID を取得すると、ブロードキャスト ID を簡単に見つけることができます。サブネットの長さが 4 であるため、このアドレス範囲には 16 のメンバーがあります。したがって、ネットワーク ID の IP アドレスに 16 を追加するだけです。これにより、60.15.20.208 が得られます。しかし、 ブロードキャスト ID は常に奇数でなければなりません。 ネットワーク ID は 16 個のアドレスのセットの 1 つであるため、1 を差し引くと、このサブネットのブロードキャスト ID は 60.15.20.207 であることがわかります。そのサブネット内のデバイスには、60.15.20.193 から 60.15.20.206 までのアドレスを割り当てることができます。

サブネット表記：CIDR

知っておく必要があるもう 1 つの点は、サブネット化に使用される表記標準です。 マスクの長さをネットワーク ID に追加すると、サブネットのサイズをすばやく把握できるようになります。 。これは、スラッシュの後の ID に続きます。したがって、この例では、そのサブネット スコープは 60.15.20.192/28 と記述できます。サブネット マスクの全長が 32 であるとすると、マスク長が 28 という情報は、サブネット部分が 4 桁であることを示します。

この表記システムは、と呼ばれるルーティング方法論の一部です。 クラスレスインターネットドメインルーティング 、CIDRと略され、「サイダー」と発音されます。以下の表は、CIDR で表される各スコープ内の IP アドレスの数を示しています。

IPv4/CIDR リファレンスチャート

以下の図は、各 CIDR 値によって作成される相対アドレス空間を示しています。

サブネット化のショートカット

実際に計算を実行する必要があるのは、サブネット マスク内の 1 から 0 への変更を含むセグメントとその後のセグメントに対してのみです。上の例では、アドレスの最初の 3 つのセグメントの値が 255 であるとすると、ネットワーク ID は指定された IP アドレスの最初の 3 つのセグメントと同じになることがわかります。例を続けると、60.15.20 をコピーし、アドレスの最後のセグメントに注目するだけです。

プログラマ用の電卓は 2 進数を計算するのに役立ち、AND 関数も提供するので、計算を紙に書き出す必要はありません。 Windows の通常の電卓は、この機能を提供します。左上のハンバーガーメニューをクリックして選択するだけです。 プログラマー 設定オプションから。

このモードでは、2 進数または 10 進数のいずれかに対して AND 演算を実行することを選択できます。計算結果は両方の形式で表示されます。

可変長サブネットマスキング

このガイドのサブネット化に関するチュートリアルは CIDR に基づいており、各サブネットに割り当てるアドレス プールのサイズを非常に柔軟に設定できます。実際、システムでの使用を 1 つのサブネット マスクのみに制限する必要はありません。各サブネットに異なるサイズのアドレス プールを割り当てることができます。これは「」として知られています。 可変長サブネットマスキング 」（VLSM）。クラスベースのサブネット化では、アドレス空間全体のセクションが個別のクラス用に予約され、各クラスにはデフォルトのサブネット マスクが割り当てられます。 VLSM にはそのような固定点はありません。

サブネットのアドレス指定はルーティングの機能であることに注意してください。したがって、可変長サブネット マスキングを使用する場合は、ネットワーク機器がその方法に対応できることを確認する必要があります。 ほとんどのネットワーク デバイスには、さまざまなルーティング プロトコルを管理する機能が備わっています。 。幸いなことに、これらのルーティング ネットワーキング システムのほとんどは VLSM に対応できます。

具体的には、VLSM をルーティング情報プロトコル v2 (RIPv2)、Integrated Intermediate System to Integrated System Protocol (IS-IS)、Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)、Open Shortest Path First (OSPF)、およびボーダーとともに使用できます。 Gateway Protocol(BGP)はすべてVLSMに対応します。ほぼすべてのルーターは RIPv1 システムと互換性があり、実際にそのプロトコルをデフォルト設定として使用する場合があります。 RIPv1 は VLSM に対応できないため、その設定を必ず変更する必要があります。

— 導入のポイント

各サブネットワークのアドレス範囲を計算するときは、そのサブネットワーク内に十分なホストを提供するサブネット マスクを選択する必要があります。したがって、ネットワーク アドレスの割り当てを次に可能なブロック サイズに切り上げる必要があります。たとえば、67 台、18 台、および 45 台のデバイスを含むサブネットワークがある場合、 まず最初に、ネットワーク ID とブロードキャスト ID の各セクションに 2 つのアドレスを追加する必要があります。 。したがって、69、20、および 47 のアドレスを含むアドレス範囲が必要です。

上記の利用可能なサブネット開始点の表を見ると、さまざまなサイズのアドレス空間を使用できることがわかります。 アドレス範囲を開始できる固定点があります 。アドレス範囲を 69 にすることはできないため、切り上げてサブネットワークの 128 アドレスを割り当てる必要があります。 20 個の IP アドレスを必要とするサブネットワークには 32 個のアドレスが割り当てられ、47 個のアドレスが必要なサブネットワークには 64 個のアドレスが割り当てられます。

したがって、128+32+64 のサブネット割り当てを使用する必要があり、最終的には 224 になります。この戦略ではアドレス空間にギャップが生じますが、 固定長のサブネット化方法よりも効率的です。 そのためには、各サブネットワークが同じサイズのアドレス空間を持つ必要がありました。 VLSM では、はるかに多くのサブネットが許可されます。

224 個の IP アドレスを与えるサブネット化アドレス範囲がないため、アドレスの開始点を計算するときは、再度切り上げる必要があります。次のポイントでは 256 個のアドレスが得られます。これは開始アドレス 255.255.255.0 です。

最初のサブネットワークのアドレスは 255.255.255.0 になります。アドレス範囲の残りのスペースは、最初のサブネットワークと他の 2 つのサブネットワークにも必要です。したがって、アドレス範囲をさらに 2 回分割することになります。これが、可変長サブネット マスキングが「」と呼ばれることがある理由です。 サブネットのサブネット化 」

上の表をもう一度参照してください。次に考えられるサブネットの開始点は 255.255.255.128 です。したがって、最大のサブネットワークのアドレス範囲は 255.255.255.0 ～ 255.255.255.127 の範囲に収まります。の ネットワークID そのサブネットワークの場合は 255.255.255.0 となり、 ブロードキャストID は 255.255.255.127 になります。その範囲内で使用可能な IP アドレスは 126 個あります。 67 個のアドレスが必要なので、そのスコープには 59 個のアドレスが空きます。これにより、そのサブネットワークに新しいデバイスを追加する余地が大きく広がります。

アドレス 255.255.255.128 が ネットワークID 次のサブネットワーク用に。このネットワークには 45 のアドレスが必要ですが、64 の範囲を割り当てる必要があります。 ネットワークID そしてその ブロードキャストID はその割り当てのうち 2 つを占めるため、45 個のデバイスにアドレス指定し、17 個の予備の IP アドレスを持つことになります。の ブロードキャストID そのサブネットワークの場合は 255.255.255.191 になります。

の ネットワークID 最後のサブネットワークは 255.255.255.192 になります。このサブネットワークには 18 台のデバイスが含まれており、 ネットワークID そして ブロードキャストID したがって、このアドレス空間には 32 個のアドレスが含まれ、12 個の予備の IP アドレスが残ります。 ブロードキャストID このサブネットワークの場合は 255.255.255.223 になります。これにより、255.255.255.224 と 255.255.255.253 の間に新しいサブネットワーク用のアドレス空間が残ります。

以下も参照してください。 VLSM チュートリアル

最高のサブネット計算ツール

上で指摘したように、標準の Windows 計算ツールは、サブネット アドレス プールのメンバーシップを計算するのに役立ちます。サブネット用に特別に設計された便利な計算ツールも試してみる価値があります。これらのサブネット計算ツールの多くはオンラインで入手できるため、使用しているオペレーティング システムに関係なく機能します。

サブネット計算機を選択するための方法論

私たちはサブネット計算機の市場を調査し、次の基準に基づいてオプションを分析しました。

• 迅速なコマンドライン ユーティリティまたは使いやすいグラフィカル インターフェイス
• 結果を得るまでの簡単な手順
• 結果をファイルに保存するオプション
• CIDR 表記と完全なバイナリ アドレスの間で変換する方法
• Windows、macOS、Linux のオプション
• ダウンロードとインストールが簡単な無料ツール
• 処理能力をあまり使用しない小さなプログラム

最高の無料サブネット計算ツールのリストは次のとおりです。

1. Tech-FAQ サブネット計算ツール – Windows 上で動作する無料のユーティリティ
2. サブネット忍者 – 無料のオンライン計算機
3. Spiceworks サブネット計算ツール – 無料のオンラインツール
4. IP サブネット計算ツール – もう一つの無料オンラインツール
5. サブネット計算 – 無料で Mac 向けに書かれています
6. VLSM (CIDR) サブネット計算ツール – 可変長サブネットに特化した無料のオンライン計算ツール
7. イプカルク – オンラインまたは Linux にインストール可能
8. シプカルク – Linux用のコマンドラインユーティリティ
9. IPサブネット計算ツール – Windows および Linux 用のツール

マスターIPのサブネット化

専用の計算ツールを使用し、クラスベースの IP ルーティングの代わりに CIDR を実装する限り、サブネット化はそれほど難しくありません。

各サブネットワークへの範囲の割り当てとネットワークのサブネット化の複雑さがネットワークの分割を思いとどまらせる場合でも、自信を持って戦略をより深く検討できるはずです。

サブネット スコープを計算する機能は、ネットワーク エンジニアリング認定に不可欠な部分です。なりたいと願うなら シスコ認定エントリー ネットワーキング技術者 または シスコ認定ネットワークアソシエイト 、サブネット化のスキルが必要になります。これらのテクニックを習得せずに、CCENT 100-101 または CCNA 200-120 試験に合格することはできません。

サブネット化のチートシート

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サブネット化に関するよくある質問

サブネット化の主な候補となるのはどのようなネットワークですか?

サブネット化は大規模な LAN に適しています。アドレス割り当てを管理しやすくするためにデバイスをグループ化することは、小規模なネットワークでは時間の無駄になります。

2 つのアドレスが同じサブネット内にあるかどうかをどのように判断しますか?

最初の IP アドレスのサブネット マスクを取得し、両方をバイナリに変換して、ペアに対して AND を実行します。 2 番目の IP アドレスとそのサブネット マスクについても同じことを行います。両方の計算の結果が同じ数値になる場合、2 つのアドレスは同じサブネット内にあります。

IPクラスとは何ですか?

IP クラスには、A、B、C、D、および E というラベルが付けられています。これらは、「クラスフル」アドレッシングに使用されます。このシステムは、「クラスレス ドメイン間ルーティング」の導入により使用されなくなりました。クラスは、アドレスの最初のオクテットの値によって決まります。クラス A、B、および C はホスト アドレスに使用でき、クラス D はマルチキャストに使用でき、クラス E は実験目的のために予約されています。

2 進数表記をドット 10 進数表記に変換するにはどうすればよいですか?

バイナリで表される IP アドレスは 32 桁でなければなりません。長い数値をそれぞれ 8 桁の 4 つのセクションに分割します。各チャンクを 10 進数に変換する最も簡単な方法は、Windows 10 で利用できるプログラマ用の電卓を使用することです。それ以外の場合は、8 桁のチャンクの各桁に 2 の乗算を行う必要があります。番号内のその位置。この方法では、左端の数字は位置 7 にあり、右端の数字は位置 0 にあります。各位置計算の結果を合計して、8 ビット セクションのデジタル数値を取得します。これにより、4 桁の 10 進数が作成されます。アドレスをドット付き 10 進表記にするには、これらをドットで区切って 1 行に書き留めます。