ネットワーク用語であるサブネットマスク(subnet mask)についてここでは解説します。
サブネットマスクとは何か？
サブネットマスクは、IPアドレスをネットワーク部分とホスト部分に分割するための重要な概念です。ネットワーク部分は、そのIPアドレスが属するネットワークを特定し、ホスト部分はそのネットワーク内の個別のデバイス（ホスト）を識別します。サブネットマスクは、どこまでがネットワークアドレスでどこからがホストアドレスかを定義する役割を果たします。
たとえば、IPアドレスが「192.168.1.10」、サブネットマスクが「255.255.255.0」の場合、「192.168.1」がネットワーク部分で、「10」がホスト部分です。サブネットマスクを理解することで、ネットワークの管理や最適化が容易になります。
IPアドレスとサブネットマスクの基本概念
IPアドレスの構造（IPv4とIPv6）
IPアドレスは、デバイスを一意に識別するために使われるアドレスで、IPv4とIPv6の2つの形式があります。
IPv4は32ビットで構成されており、4つのオクテット（8ビットずつ）に分かれています（例: 192.168.1.10）。
IPv6は128ビットで、より多くのアドレスを提供しますが、ここでは主にIPv4のサブネットマスクに焦点を当てます。
サブネットマスクの構造
サブネットマスクは、IPアドレスと同様に32ビットの数値で表されます。
ネットワーク部分を示すビットが1で、ホスト部分を示すビットが0になります。
たとえば、「255.255.255.0」というサブネットマスクは、最初の24ビットがネットワークアドレスを示し、残りの8ビットがホストを示します。
ビットレベルでの解説
サブネットマスクのビットは、二進数で表すと、ネットワーク部分が全て1で、ホスト部分が全て0になります。
たとえば、「255.255.255.0」を二進数で表すと「11111111.11111111.11111111.00000000」となり、最初の24ビットがネットワークアドレスであることを示しています。
サブネットマスクの役割
サブネットマスクの主な役割は、ネットワークを効果的に分割することです。これにより、1つの大きなネットワークを複数の小さなサブネットに分割することで、ネットワーク管理が容易になり、効率的にIPアドレスを使用することができます。
また、サブネットマスクを使って、あるIPアドレスがどのネットワークに属しているかを特定し、ネットワーク間の通信を制御することができます。
サブネットマスクの表記方法
ドット十進表記
サブネットマスクは通常、ドット十進形式で表されます（例: 255.255.255.0）。
各オクテットが8ビット単位で表され、それぞれ0から255の範囲の数値になります。
CIDR（Classless Inter-Domain Routing）表記
CIDR表記は、サブネットマスクを簡潔に表すための形式です。IPアドレスにスラッシュ（/）をつけ、その後にネットワークビットの長さを記述します。
たとえば、「192.168.1.10/24」という表記は、ネットワーク部分が24ビット、つまりサブネットマスクが「255.255.255.0」であることを示します。
5. クラスフルとクラスレスのサブネットマスク
クラスフルアドレッシングとは
初期のインターネットでは、IPアドレスは「クラス」と呼ばれる範囲に分けられていました。たとえば、クラスAは「255.0.0.0」、クラスBは「255.255.0.0」、クラスCは「255.255.255.0」といった具合です。これを「クラスフルアドレッシング」と呼びます。
クラスレスアドレッシングの利点
クラスフルな割り当てには限界があり、IPアドレスの無駄が生じることがありました。そこで登場したのがクラスレスアドレッシング（CIDR）です。
CIDRを使うことで、柔軟にネットワークを分割し、IPアドレスを効率よく利用することが可能です。
実際の例を使った比較
たとえば、クラスCのネットワーク「192.168.1.0/24」では最大254ホストが利用できますが、CIDRを使って「192.168.1.0/25」とした場合、ネットワークを2つに分けて、それぞれに最大126ホストを割り当てることができます。
6. サブネットマスクの計算方法
サブネットマスクの基本的な計算
サブネットマスクを計算するには、まずネットワーク部分のビット数を決め、その後、ホスト部分を分けます。たとえば、「192.168.1.0/26」では、ネットワーク部分が26ビットで、ホスト部分が6ビットとなります。これは、最大64のホストが利用できることを意味します。
サブネット分割の計算方法
サブネット化を行うと、1つのネットワークを複数のサブネットに分割できます。たとえば、「192.168.1.0/24」のネットワークを「/26」で分割すると、4つのサブネットに分けることができます（192.168.1.0/26、192.168.1.64/26、192.168.1.128/26、192.168.1.192/26）。
IPアドレスレンジとネットワークアドレスの計算
各サブネットには特定の範囲のIPアドレスが割り当てられます。
たとえば、192.168.1.0/26サブネットでは、IPアドレスは192.168.1.1から192.168.1.62までが利用可能で、192.168.1.63はブロードキャストアドレスとなります。
7. サブネットマスクの実際の用途
大規模ネットワークでのサブネット化
大規模な企業ネットワークでは、効率的にIPアドレスを管理し、異なる部門や場所ごとにネットワークを分けるためにサブネット化が行われます。これにより、トラフィックの制御が容易になり、ネットワークのパフォーマンスも向上します。
サブネットマスクを使ったネットワークの効率化
サブネットマスクを適切に設定することで、IPアドレスの無駄を削減し、効率的な通信を実現できます。また、異なるサブネット間でのルーティングも容易になります。
サブネット化の実際の例
例えば、会社の本社と支社をサブネット化することで、異なるネットワークセグメントごとにトラフィックを分け、セキュリティや帯域幅の管理を行うことができます。
サブネットマスクのトラブルシューティング
よくある問題とその対処法
サブネットマスクが誤って設定されると、ネットワーク通信がうまくいかないことがあります。例えば、サブネット間で通信ができない場合や、ホストがネットワークに接続できない場合は、サブネットマスクの設定を確認することが重要です。
不適切なサブネットマスク設定による問題
誤ったサブネットマスクを設定すると、ホストがネットワークに接続できない、ルーティングがうまく機能しないといった問題が発生します。これを防ぐためには、事前に正確な計算と設計が必要です。
9. まとめ
サブネットマスクは、ネットワークの分割や効率的な管理において重要な役割を果たします。
正確なサブネットマスクの設定は、ネットワークのパフォーマンス向上とIPアドレスの有効活用に繋がります。
ネットワーク管理者にとって、サブネットマスクの理解と適切な設定は不可欠なスキルです。
