2進数で理解するサブネットマスク
サブネットマスクを2進数表現で理解。/24、/16 や可変長マスクがビットレベルでどのように機能し、ネットワーク分割に使われるかを解説します。
詳細な説明
サブネットマスクは32ビットの値で、すべての1ビットが左側に連続し、すべての0ビットが右側に連続する構造を持っています。この構造により、IP アドレスをネットワーク部分(1のビット)とホスト部分(0のビット)に分割します。
一般的なサブネットマスクの2進数表現:
| CIDR | 10進数 | 2進数 | ホスト数 |
|---|---|---|---|
| /8 | 255.0.0.0 | 11111111.00000000.00000000.00000000 |
16.7M |
| /16 | 255.255.0.0 | 11111111.11111111.00000000.00000000 |
65,534 |
| /24 | 255.255.255.0 | 11111111.11111111.11111111.00000000 |
254 |
| /25 | 255.255.255.128 | 11111111.11111111.11111111.10000000 |
126 |
| /26 | 255.255.255.192 | 11111111.11111111.11111111.11000000 |
62 |
| /27 | 255.255.255.224 | 11111111.11111111.11111111.11100000 |
30 |
| /28 | 255.255.255.240 | 11111111.11111111.11111111.11110000 |
14 |
| /30 | 255.255.255.252 | 11111111.11111111.11111111.11111100 |
2 |
使用可能なホスト数の計算方法:
使用可能なホストアドレス数は 2^n - 2 です。n は0ビット(ホストビット)の数です。2を引くのは、すべてゼロのアドレス(ネットワーク)とすべて1のアドレス(ブロードキャスト)が予約されているためです。
可変長サブネットマスク (VLSM):
最新のネットワークは VLSM を使って、異なるサイズのサブネットを効率的に割り当てます。2進数のサブネットマスクを理解すれば、/24 ネットワークをより小さなサブネットに分割できます: 2つの /25、4つの /26、またはそれらの組み合わせ。例えば、企業が本社に /26(62ホスト)、支店に /27(30ホスト)、ポイントツーポイントリンクに /30(2ホスト)を使うことができます。
ワイルドカードマスク:
Cisco のルーターはワイルドカードマスクを使用します。これはサブネットマスクのビット単位の反転です。/24 のサブネットマスク 255.255.255.0 のワイルドカードは 0.0.0.255 です。2進数で、すべての 1 が 0 になり、逆もまた同様です。ワイルドカードマスクは、アクセスコントロールリストでどのビットが「無関係」かを示します。
ユースケース
クラウドアーキテクトは、AWS や Azure の VPC ネットワークを設計する際に、2進数のサブネットマスク計算を使って各サブネットに現在の需要と成長分のホストアドレスを確保します。