Course モジュール 3 - Lecture: サブネット

3.1 ホストとサブネットの概要

IP アドレスは、ネットワーク上のデバイスを識別するために使用されます。ネットワーク経由で他のデバイスと通信するには、各ネットワークデバイス (コンピュータ、サーバー、ルーター、プリンターなど) に IP アドレスを割り当てる必要があります。ネットワーク上のこのようなデバイスはホストと呼ばれます。

ネットワーク機器にも独自の番号があります。また、特定のネットワーク機器によってサービスが提供されるすべてのコンピューターは、サブネットと呼ばれます。各サブネットには、ネットワーク機器がそのサブネットに IP アドレスを割り当てるパターンがあります。このようなパターンをサブネットマスクと呼びます。

サブネットマスクを使用すると、1 つのネットワークを複数のサブネットに分割したり、スポンサー付きホストの最大数を設定したりできます。

IPアドレスの概要

IP アドレスは、ドット付き 10 進数 (例: 192.168.1.1) で記述される 4 つの部分で構成されます。これら 4 つの部分はそれぞれ、オクテットと呼ばれます。オクテットは、のような 8 つの 2 進数です00001111。

00000000したがって、各オクテットはからまで11111111、またはから010進値までの 2 進値を取ることができます255。

IPアドレス構造

IP アドレスの最初の部分はネットワーク番号で、残りの部分はホスト ID です。これらは一緒になって一意のホスト IP アドレスを形成します。ネットワーク番号が短いほど、より多くのホストを収容できます。ネットワーク番号がを占める場合、ホスト番号 (ネットワーク内のホストの3 bytes最大数) ごとに 1 バイトだけが残ります。255

ネットワーク番号は、パケットを目的のネットワークに転送するためにルーター (ルーター、ルーター) によって使用され、ホスト ID は、パケットの配信先となるネットワーク上の特定のデバイスを識別します。

ネットワークとホスト番号の例

192.168.1次の図は、最初の 3 オクテット ( ) がネットワーク番号、4 番目のオクテット ( 16) がホスト ID であるIP アドレスの例を示しています。

ネットワーク番号ごとの IP アドレスの 2 進数の桁数と、ホスト ID ごとのアドレスの桁数は、サブネットマスクによって異なる場合があります。

3.2 サブネットマスク

プライベートIP

インターネット上のすべてのホストは一意のアドレスを持っている必要があります。ローカルネットワーク内の IP アドレスは例外です。

オフィスに独自のローカルネットワークがある場合、そのコンピュータには固有でない IP アドレスが割り当てられます。ただし、インターネットに直接接続されているコンピュータまたはサーバーの場合は、パブリックで一意の IP アドレスが必要です。

IP アドレスの配布を扱う特別な組織 (IANA) があります。ISP はそこから IP アドレスをブロック (サブネット) 単位で購入し、顧客に販売します。したがって、ホワイト IP アドレスの料金を支払えば、すべてがうまくいきます (プロバイダーも料金を支払います)。

また、IANA は、非パブリックローカルエリアネットワークに一般的に使用されるいくつかのサブネットを特定しました。これらのサブネットは非公開であるため、誰でも任意の目的で使用できます。このようなサブネットには、大、中、小の 3 つがあります。

次の 3 つの IP アドレスブロックがそれらのために予約されています。

10.0.0.0—10.255.255.255
172.16.0.0—172.31.255.255
192.168.0.0—192.168.255.255

これらのプライベートサブネットの IP アドレスは、「グレー」アドレスと呼ばれることもあります。

サブネットマスク

IP アドレスのどのビットがホスト番号を参照し、どのビットがサブネット番号を参照しているかを判断するために、いわゆるサブネットマスクが使用されます。

IP アドレスがバイナリで書かれているとします。

11110101  01010101 11111111 00000001

ネットワーク番号を担当するビットは赤色でマークされ、ホスト番号を担当するビットは緑色でマークされています。はい、それも可能です。バイトへのハードバインディングはありません。

サブネットマスクはそのような数値と呼ばれ、サブネットビットは 1 に対応し、ホストビットは 0 に対応します。以前のアドレスのサブネットマスクの例:

11111111  11111111 11110000 00000000

すべてのサブネットビットは等しく1、すべてのホストビットは等しい0。

IP アドレス内のネットワーク番号とホスト ID を抽出する例:

	第 1 オクテット: (192)	第 2 オクテット: (168)	第3オクテット: (1)	第4オクテット: (2)
IPアドレス(バイナリ)	11000000	10101000	00000001	00000010
サブネットマスク(バイナリ)	11111111	11111111	11111111	00000000
ネットワーク番号	11000000	10101000	00000001
ホストID				00000010

サブネットマスクは常に、マスクの左端のビットから始まり、合計ビットの一連の連続 0 が続く一連の連続 1 で構成されます32。

サブネットマスクは、ネットワーク番号を表すアドレス内のビット数 (値が「」のビット数1) として定義できます。たとえば、「」は、ビットが 1 で残りのビットが 0 である8-bit maskマスクです。824

サブネットマスクは、IP アドレスと同様に、ドット付き 10 進表記で記述されます。次の例は8-bit、、16-bit、24-bitおよび29-bitサブネットマスクの 2 進数表記と 10 進数表記を示しています。

サブネットマスク:

	10進数	バイナリの第 1 オクテット:	バイナリの第 2 オクテット:	バイナリの第 3 オクテット:	2進数の第4オクテット:
8ビットマスク	255.0.0.0	11111111	00000000	00000000	00000000
16ビットマスク	255.255.0.0	11111111	11111111	00000000	00000000
24ビットマスク	255.255.255.0	11111111	11111111	11111111	00000000
29ビットマスク	255.255.255.248	11111111	11111111	11111111	11111000

3.3 DHCP

ローカルネットワーク内には、静的 IP アドレスと動的 IP アドレスの両方が存在する可能性があります。システム管理者は、コンピュータに静的アドレスを割り当てることができます。動的なものは、 DHCPサービスを使用してコンピュータに自動的に割り当てられます。

動的ホスト構成プロトコル(DHCP) は、ネットワークデバイスが TCP/IP ネットワーク上で動作するために必要な IP アドレスおよびその他のパラメータを自動的に取得できるようにするアプリケーションプロトコルです。

コンピュータが起動した後、オペレーティングシステムは DHCP サーバー (通常はルーターに組み込まれています) にアクセスし、そこから IP アドレス (およびその他の必要なパラメーター) を受け取ります。これにより、ネットワーク上のコンピュータを手動で構成する必要がなくなります。このアプローチは、ほとんどのローカルネットワークで使用されます。

IPアドレスの配布

DHCP プロトコルには、IP アドレスを割り当てる 3 つの方法があります。

手動配布。この方法では、ネットワーク管理者が各コンピュータのハードウェアアドレス (MAC アドレス) を特定の IP アドレスにマッピングします。実際、このアドレス割り当て方法は、アドレス情報が集中的に (DHCP サーバー上に) 保存されるため、必要に応じて簡単に変更できるという点だけが、各コンピューターを手動で構成する場合と異なります。

自動配布。この方法では、各コンピュータに管理者が定めた範囲から任意の空きIPアドレスが割り当てられ、永続的に使用されます。

動的分散。この方法は自動配布と似ていますが、アドレスが永続的に使用されるのではなく、一定期間だけコンピュータに与えられる点が異なります。これをアドレスのリースと呼びます。リースの有効期限が切れると、その IP アドレスは再び空きとみなされ、クライアントは新しい IP アドレスを要求する義務があります (ただし、結果は同じであることが判明する可能性があります)。また、クライアント自身が受信したアドレスを拒否することも可能です。

高度な DHCP サービスは、クライアントコンピュータに新しいアドレスが割り当てられると、クライアントコンピュータに対応する DNS レコードを自動的に更新できます。これは、サーバー名とコンピュータ名に内部 DNS を使用する大規模な企業ネットワークがある場合に便利です。

DHCP オプション

IP アドレスに加えて、DHCP は通常のネットワーク動作に必要な追加パラメータをクライアントに提供することもできます。これらのオプションは DHCP オプションと呼ばれます。たくさんありますが、知っておく必要があるのはそのうちのいくつかだけです。

最も一般的に使用されるオプションのいくつかは次のとおりです。

デフォルトのルータ IP アドレス。
サブネットマスク;
DNS サーバーのアドレス。
DNS ドメイン名。

3.4 ローカルホストと 127.0.0.1

知っておくと便利な IP アドレスがいくつかあります。たとえば、ルーターの IP アドレスです。知っておくと便利なもう 1 つの IP アドレスについて、127.0.0.1.もう少し詳しく説明します。

127.0.0.1とは何ですか?

IP アドレスは127.0.0.1ループバックアドレスとして知られていますが、localhostとして見ることができます。ブラウザでをポイントすると127.0.0.1、現在使用しているコンピュータへの接続が試行されます。これは、コンピュータ上のサーバーに接続する場合に便利です。

127.0.0.1IPアドレスの中でも特殊なアドレスです。通常、IP アドレスは、ローカルネットワーク上とインターネット上の両方のコンピュータごとに一意です。ただし、127.0.0.1何があっても、常に現在使用しているコンピュータを指します。

127.0.0.1たとえば、職場のコンピューターにサーバーをセットアップすると、職場でブラウザに入力するだけでサーバーに接続できます。ただし、家に帰ってと入力すると127.0.0.1、代わりに自宅のコンピューターに接続することになります。職場のコンピューターに接続するには、そのコンピューターのパブリック IP アドレスが必要です。

ローカルホストとは何ですか?

localhost は実際にはドメイン名であり、localhost と127.0.0.1.の間に特に違いはありません。127.0.0.1こう書いても、ああしても、お好みで書いてください。

127.0.0.1「www.google.com」が Google IP アドレスの「名前」であるのと同様に、localhost はアドレスの「名前」と考えることができます。ただし、www.google.com にアクセスする場合は、名前に一致する IP アドレスをコンピュータが判断できるように、DNS サーバーを経由する必要があります。

Localhost には DNS サーバーが必要ありません。これは、ユーザーが Localhost に接続することをコンピューターがすでに認識しているためです。こうすることで、インターネット接続がない場合でも localhost を使用できます。