IPv4 サブネット化の内部動作と仕組み
IPv4アドレスは32ビットのバイナリ値で構成され、ドットで区切られた4つの8ビットオクテットで表されます。ルーターはIPとマスクの間でビット論理積 (AND) を行い、同一セグメントかを判定します。
IP Address: 192.168.1.130 → 11000000.10101000.00000001.10000010
Subnet Mask: 255.255.255.192 → 11000000.10101000.00000001.11000000
Network ID: 192.168.1.128 → 11000000.10101000.00000001.10000000
ネットワーク部とホスト部を分離することで、ルーターは最小限のルーティングテーブルで効率的な高速転送を実現します。
IPv4 サブネット計算の数学的公式
1. 使用可能ホスト数 計算式
標準的なサブネット (/0 〜 /30) ではネットワーク部とブロードキャストが予約されるため: 有効ホスト数 = 2^(32 - プレフィックス) - 2。
Usable Hosts = 2^(32 - Prefix) - 2
2. Cisco ワイルドカードマスク 計算式
ACLやOSPFで使用される逆マスク: ワイルドカード = 255.255.255.255 - サブネットマスク。
Wildcard Mask = 255.255.255.255 - Subnet Mask
エッジケース: RFC 3021 /31 リンク & /32 ホストルート
RFC 3021: 31ビット プレフィックスによる P2P リンク (/31)
従来の /30 で発生していた50%のアドレス無駄遣いを解消し、ブロードキャストなしで2台のルーター間を接続します。
RFC 1122: 単一ホストルート (/32)
255.255.255.255 マスクを使用し、ループバックインターフェースやVPN終端に活用されます。
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