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この記事のコラム:ネットワークの基礎 — ネットワークの世界へ
このコラムでは、今後もインターネットの基礎知識を更新していきますので、ぜひご支援いただき、この魔法のように広大なインターネットの世界を一緒に探索していただければ幸いです。
目次
序文
IP アドレスとサブネット マスクはネットワークにおいて非常に重要であり、これらが一緒になってネットワーク内のホスト コンピュータの論理アドレスを決定します。この記事では、IP アドレスとサブネット マスクの定義と種類、およびそれらを使用して実際の問題を解決する方法を紹介します。
1. IPアドレスの概念
IP アドレスは、ネットワーク内のホストを識別するために使用される論理アドレスです。32 ビットの 2 進数で構成されます。記憶の便宜上、32 ビットは 4 つのグループに分割され、各グループは 8 ビットであり、グループは（以下に示すように）「.」で区切られ、最後に各グループの 2 進数が 10 進数に変換されます。
IP アドレスは、ネットワーク識別子とホスト識別子の 2 つの部分で構成されます。
IP アドレスは、パブリック アドレスとプライベート アドレスに分類できます。
パブリック アドレスは、インターネット上で世界的に一意のアドレスであり、Internet Association (IANA) によって割り当てられます。
プライベート アドレスは、ローカル エリア ネットワーク内で使用されるアドレスを指し、さまざまなローカル エリア ネットワークで再利用でき、プライベート アドレスを通じてインターネットにアクセスできます。
ちょっとした事実: 世界には 43 億の IP アドレスがあり、たくさんのように思えますが、IPv4 アドレスは 2019 年 11 月 25 日に完全に枯渇しました。この問題を解決するために、NAT テクノロジーを使用して IP アドレス不足の問題を軽減します。
2. IPアドレスの分類
IP アドレスは、クラス A、クラス B、クラス C、クラス D、クラス E の 5 つのクラスに分類できます。
1. クラス A IP アドレス
クラスIPアドレスは1バイトのネットワークアドレスと3バイトのホストアドレスで構成され、ネットワークアドレスの最上位ビットは「0」でなければなりません。クラス A の IP アドレスの範囲は1.0.0.0 ～ 126.0.0.0 で、デフォルトのサブネット マスクは 255.0.0.0 です。
2. クラス B IP アドレス
クラス B の IP アドレスは 2 バイトのネットワーク アドレスと 2 バイトのホスト アドレスで構成され、ネットワーク アドレスの最上位ビットは「10」でなければなりません。クラス B IP アドレスの範囲は128.0.0.0 ～ 191.255.0.0 で、デフォルトのサブネット マスクは 255.255.0.0 です。
3. クラス C IP アドレス
クラス C の IP アドレスは 3 バイトのネットワーク アドレスと 1 バイトのホスト アドレスで構成され、ネットワーク アドレスの最上位ビットは「110」でなければなりません。クラス C IP アドレスの範囲は192.0.0.0 ～ 223.255.255.0 で、デフォルトのサブネット マスクは 255.255.255.0 です。
4. クラス D IP アドレス
クラス D IP アドレスの範囲は224.0.0.0 ～ 239.255.255.255 で、マルチキャスト配信に使用されます。
5. クラス E IP アドレス
クラス E IP アドレスの範囲は240.0.0.0 ～ 247.255.255.255 で、予約されています。
3. サブネットマスクの概念
サブネット マスクは、IP アドレスのネットワーク部分とホスト部分を区別する32 ビットの 2 進数です。サブネット マスクは、連続した 1 と 0 (ネットワーク部分は 1、ホスト部分は 0) で構成されます。サブネット マスクと IP アドレスのビット単位の AND 演算により、IP アドレスのネットワーク部分とホスト部分を決定できます。
サブネットマスクの計算方法は、IPアドレスのカテゴリーに応じて計算します。
クラス A アドレスの場合、最初の 8 ビットはネットワーク ID、最後の 24 ビットはホスト ID であるため、サブネット マスクは 255.0.0.0 になります。クラス B アドレスの場合、最初の 16 ビットはネットワーク ID、最後の 16 ビットはホスト ID であるため、サブネット マスク ネットマスクは 255.255.0.0 です。クラス C アドレスの場合、最初の 24 ビットはネットワーク ID、最後の 8 ビットはホスト ID であるため、サブネット マスクは次のようになります。 255.255.255.0。
3. 応用シナリオ
IP アドレスとサブネット マスクは、インターネットとローカル エリア ネットワークで広く使用されています。インターネットでは、IP アドレスはデータ パケット送信のホストを識別するために使用され、サブネット マスクはルーティングのためにホストが属するネットワークを決定するために使用されます。ローカル エリア ネットワークでは、IP アドレスとサブネット マスクを使用して、相互に通信するためにさまざまなデバイスを識別します。
例: 会社にはさまざまな部門があり、各部門には独自のネットワーク機器があります。異なる部門間の通信を実現するには、部門ごとに異なるIPアドレスとサブネットマスクを割り当てる必要があります。正しい IP アドレスとサブネット マスクを構成することで、異なる部門のデバイスが相互に通信して、相互接続されたネットワークを形成できます。
4. まとめ
IP アドレスとサブネット マスクはコンピュータ ネットワークにおいて非常に重要であり、それぞれホストを識別し、ホストのネットワーク情報を決定するために使用されます。これら 2 つの概念の定義、種類、計算方法を理解することで、ネットワーク通信における実際的な問題をより適切に解決できるようになります。実際のアプリケーションでは、IP アドレスとサブネット マスクを正しく構成することが、ネットワーク通信の安定性とセキュリティを確保する鍵となります。