イーサネットLAN（４）【サブネット化】

CCNAの試験に向けて学習中。
復習に見返せるようにメモしていきます。
ほぼ自分の勉強メモです。
過度な期待はしないでください。

サブネット化

■サブネット化の概要

サブネット化とは、1つの大きなネットワークを分割して小さなネットワークの集合体にすることです。
ネットワークを分割する事で、セキュリティの向上やブロードキャストの制御、IPアドレスの節約などのメリットがあります。

・セキュリティの向上 - 同一のネットワークに所属している端末はスイッチングハブなどを介して、
　直接通信が出来てしまう為、見られたくないデータなどが見れてしまう可能性がでてしまいます。
　が、ネットワークを分けて、ルータを中継させる事でアクセス制御する事が出来ます。

・ブロードキャストの制御 - 同一のネットワークに所属している端末が多いと、ブロードキャストパケットが、
　通信に影響を与えてしまう可能性があります。そういった影響を、分割してルータを通すことで減らすことが出来ます。
　ルータは、ブロードキャストを通さない為、ブロードキャストの届く範囲を制限出来ます。

・IPアドレスの節約 - ネットワークを分割することで、それぞれのネットワーク上で無駄になる
　アドレスを減らす事が出来る。

■サブネット化の例

IPアドレスは、どのネットワークかを示すネットワーク部とどのコンピュータを示すホスト部で構成されています。
サブネット化をする事というのは、IPアドレスのホスト部の一部をサブネット部として、
ネットワーク部とサブネット部を合わせた部分をネットワーク部とみなすというものです。

※上記の画像は、[こちらの記事](http://www5e.biglobe.ne.jp/%257eaji/3min/23.html)から参照させて頂きました

例えばIPアドレス

192.168.0.2

があったとします。

このIPアドレスは人が、
分かりやすいよう10進数で書いてありますが、実際には0と1だけの2進数です。
このIPアドレスを2進数に直すと
11000000.10101000.00000000.00000010
です。

これは、クラスCに割り当てられる為、
ネットワーク部が24ビット、
ホスト部が8ビット
となりますので、

前半部分の
11000000.10101000.00000000
がネットワーク部を表す情報

後半部分の
00000010
がホスト部を表す情報となります。

これをサブネット化します。
4ビットサブネット化してみると、

前半部分の
11000000.10101000.00000000.0000
がネットワーク部を表す情報で

後半部分の
0010
がホスト部を表す情報となります。

つまり、このIPアドレスは、
11000000.10101000.00000000ネットワークの中にある
0000ネットワークの
0010コンピュータという意味になります。

そして、AND演算を使ってネットワークアドレスを求めると、

// IPアドレス
11000000.10101000.00000000.00000010
// サブネットマスク
11111111.11111111.11111111.11110000

※サブネットマスクは、ネットワーク部に概要する部分を1、ホスト部に該当する部分を0と表します。
今回4ビットサブネット化しているので、元々24ビットに4ビットを足して合計28ビットが
ネットワーク部になるので、
サブネットマスクは、先頭から1を28個並べて、残りの4個が0になります。

AND演算すると

11000000.10101000.00000000.00000000
// 10進数にすると
192.168.0.0

※IPアドレスとサブネットマスクを比較して、同じ位置のビットが両方とも1の時1、それ以外は0とします

■サブネット化した際のサブネット数とホスト数

• サブネット数

今回は4ビット増えたという事で、
2の4乗で16個のネットワークに分割されたことになります。
なので、サブネット数は 16個となります。

ここで注意点として、サブネット部が全て0と1のアドレスは、
利用出来ない場合があります。
その為、実際に割り当てられるサブネット数は、-2個の14個になります。

• ホスト数

ネットワークに接続できる最大ホスト数はホスト部のビット数で求めらる。

32(IPv4は32ビット) - 24(ネットワーク部) - 4(サブネット部) = 4

ホスト部のビット数は、4なので
2の4乗で16です。

また、全て0と1のアドレスは、ホストに割り当てらない為、
2を引いた14個が最大ホスト数になります。

■FLSMとVLSM

• FLSM

FLSMとは、固定長サブネットマスクのことをいい、
ネットワークをサブネット化する際に、分割されたネットワークで全て同じプレフィックス長を使う事。

各サブネットでサブネットマスクの値を同じにする為、最も多くのIPアドレスを必要とする
ホスト数の一番多いものに合わせるようになる。
それゆえ、無駄なIPアドレスが増えるデメリットがある。

• VLSM

VLSMとは、可変長サブネットマスクのことをいい、
IPアドレスの付与に関して、サブネットマスクを可変長にして、ネットワーク部とホスト部の大きさを
自由に変えて規模に応じて効率的にIPアドレスを利用できるようにしたもの。

『VLSMを使用しない場合、必要なホストの台数に関係なく、 すべてのサブネットで同じサブネットマスクを使用しています。しかし、 ルータ間を接続するサブネットでは2つのIPアドレスがあれば十分です。 /24のサブネットマスクで割り当てた場合、252台分のIPアドレスが無駄になります。 こうしたアドレス浪費を解決するのが、 サブネット化したアドレスをさらにサブネット化するVLSMです。』 ※上記の画像及び『』の中の文書は、[こちらの記事『可変長サブネットマスク（VLSM）と経路集約』](https://shinmeisha.co.jp/newsroom/2020/06/08/ip)から 参照

■ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの求め方

• 2進数に変換して求める方法（クラスフルなIPアドレスの場合）

例：クラスCの、192.168.12.1 の場合

プレフィックス長（ネットワーク部）は、24ビット
ホスト部は、8ビット
となる。
※理由は『IPアドレスとは』という記事参照

その為、IPアドレスの4オクテット目がホスト部になり、
これを全て0にした 192.168.12.0 が
ネットワークアドレス

全て1にした 192.168.12.255 が
ブロードキャストアドレス
となります。

• 2進数に変換して求める方法（サブネット化を行った場合）

この場合のネットワークアドレスの求めるには、
サブネットマスクを求めて、IPアドレスとAND演算を行います。
例：クラスCの、192.168.213.77/27 の場合
ホスト部は、5ビット

数字を2進数に変換すると、
11000000.10101000.11010101.01001101

サブネットマスクを求めると、
11111111.11111111.11111111.11100000

AND演算すると、
※IPアドレスとサブネットマスクを比較して、同じ位置のビットが両方とも1の時1、それ以外は0とします
11000000.10101000.11010101.01000000
となります。
これを、10進数に変換すると192.168.213.64 がネットワークアドレスとなります。

ブロードキャストアドレスは、ネットワークアドレスのホスト部を全て1に
することで求められます。
11000000.10101000.11010101.01011111
※ホスト部は、5ビットなので後ろから5個目迄がホスト部です
これを、10進数に変換すると
192.168.213.95 がブロードキャストアドレスとなります。

• 2進数に変換せず求める方法（クラスフルなIPアドレスの場合）

この方法では、IPアドレスの4オクテットの内、ネットワーク部とホスト部の
境界を含むオクトッテを計算の対象とします。

例：172.16.201.33/19 というIPアドレスの場合
/19なので、第3オクトッテにネットワーク部3ビットはみ出しているので、
よって、計算対象は、第3オクテットになります。

①計算対象となるオクテットに残っているホスト部のビット数だけ2の累乗計算する

　第3オクテットに5ビットホスト部があるので、2の5乗となり
　計算結果は、32となります。

②対象のオクテットの数字を①の計算結果で割る

　第3オクテットが、201
　これを、①の答えである32で割ると、
　計算結果は、6となります。

③①の結果と②の計算結果を掛け算した結果を計算対象オクテットの値とし
　右側のオクテットを0にするとネットワークアドレスになる

　32 × 6 = 192
　掛け算した結果が、192となる為、第3オクテットを192とし
　右側のオクテットを全て0にした
　172.16.192.0 がネットワークアドレスとなります。

④③の答えと①の答えを足して-1をした結果を計算対象オクテットの値とし
　右側のオクテットを255にするとブロードキャストアドレスになる

　192 + 32 - 1 = 223
　計算結果が、223となる為、第3オクテットを223とし
　右側のオクテットを全て1にした
　172.16.223.255 がブロードキャストアドレスとなります。

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