CCNA試験のまとめノート 04 IPアドレスとサブネット

IPv4アドレス、サブネットワーク、IPアドレッシング、VLSM

IPv4アドレス

構成要素

  • 階層型アドレス:IPアドレスは32ビット;ネットワーク部とホスト部
    • ネットワーク部:所属するネットワークを示す
    • ホスト部:ネットワークに所属するホストを識別

      アドレスクラス

  • クラスA:
    • 第1オクテットの先頭は0に固定(00000000~01111111)
    • 有効な範囲は1.0.0.0 ~ 126.255.255.255
    • ネットワーク部は8ビット、ホスト部は24ビット;ホスト数は2^24-2=16777214
  • クラスB:
    • 第1オクテットの先頭は10に固定(10000000~10111111)
    • 有効な範囲は128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
    • ネットワーク部は16ビット、ホスト部は16ビット;ホスト数は2^16-2=65534
  • クラスC:
    • 第1オクテットの先頭は110に固定(11000000~11011111)
    • 有効な範囲は192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
    • ネットワーク部は24ビット、ホスト部は8ビット;ホスト数は2^8-2=254
  • クラスD:
    • 第1オクテットの先頭は1110に固定(11100000~11101111)
    • 有効な範囲は224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
    • 224.0.0.0 ~ 224.0.0.255は同一ネットワーク上でのみ送信され、ルータによって伝送されない。

予約済IPアドレス

  • ネットワークアドレス
    • 特徴:ホスト部のビットをすべて0
    • 役割:ネットワーク自体を表す
    • 場合:ルータが経路制御するとき
  • ブロードキャストアドレス
    • 特徴:ホスト部のビットをすべて1
    • 場合:ネットワーク内すべての端末に送信
  • ダイレクトブロードキャストアドレス
    • 定義:受信者が所属していないネットワークへブロードキャストアドレスへ送信
    • 特徴:ルートによる伝送可能
    • 注意:CiscoルータはデフォルトでOFFになっている。
  • ループバックアドレス
    • 特徴:第1オクテットが127で始まる(127.0.0.1~127.255.255.254)
    • 役割:機器の自分自身を表す仮想的なアドレス
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PS C:\> ping 127.255.255.254

正在 Ping 127.255.255.254 具有 32 字节的数据:
来自 127.255.255.254 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=128
来自 127.255.255.254 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=128
来自 127.255.255.254 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=128
  • 自動設定アドレス APIPA(Automatic Private IP Addressing)
    • 場合:DHCPなどからIPアドレス取得に失敗した場合
    • 範囲:169.254.0.0/16プレフィックス範囲
    • 特徴:ルータによる伝送できない。同一ネットワーク内でのみ通信を行う。
    • 別名:リンクローカルアドレス

グローバルアドレスとプライベートIPアドレス

  • 管理組織:IANA(Internet Assigned Number Authority)
  • 目的:IPアドレス枯渴(こかつ)の問題を対応するため
  • グローバルIP:インタネットで利用可能
  • プライベートIPアドレス:組織内部のネットワークでのみ利用可能
    • 範囲(RFC1918で定義):
      • クラスA:10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
      • クラスB:172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
      • クラスC:192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
    • NAT:Network Address Translation;送信元アドレスをグローバルIPアドレスに変換;内部ネットワークで使用しているプライベートIPアドレスを、インターネット上で使用可能なグローバルIPアドレスに相互変換する仕組み

サブネットワーク

  • 定義:ある1つのネットワークを複数に分割した小さなネットワークを指す
  • 利点:
    • 多くの端末数
    • ブロードキャストドメインを分割可能
    • トラフィックを局所化。パフォーマンス改善
    • 構成柔軟、管理の手間が軽減
    • トラフィック分離、ネットワークセキュリティの適用が容易
  • サブネット化
    • 定義:1つのネットワークを小さなサブネットワークに分割
    • 注意:ネットワーク部はIANAによって割り当てられているため変更できない
    • 方法:サブネットワーク部はホスト部のビットから任意のビット長を借りて拡張する。
    • 計算:
      • $${サブネット数} = 2^s$$ (s=サブネットワーク部のビット数)
      • $${ホストアドレス数 = 2^h-2$$ (hはホスト部のビット数)
    • サブネット0、サブネット1の使用
      • TFC950は使用しないようで強く推奨している。
      • しかし全体利用している。
      • サブネット0:ゼロサブネット。サブネット化した時に得られる最初のサブネット
      • サブネット1:サブネット化したとき得られる最後のサブネットを指す。
    • サブネットマスク
      • ナチュラルマスク:
        • クラスA:255.0.0.0
        • クラスB:255.255.0.0
        • クラスC:255.255.255.0
    • プレフィックス(Prefix)長
      • ネットワークアドレスを示すビットの長さを表す
      • 例:「192.168.0.1/24」
      • 別名:CIDR(Classless Inter-Domain Routing)

IPアドレッシングの計算(試験問題)

VLSM

  • 概要
    • VLSM(Variable Length Subnet Mask:可変長サブネットワーク)
      • サブネットごとに異なるサブネットマスクを使う技術
      • 利点:接続するコンピューターの台数に応じたサブネットマスクが利用でき、IPアドレスを無駄なく利用できる。
    • FLSM(Fixed Length Subnet Mask:固定長サブネットマスク)
      • 欠点:未使用のアドレスが多い可能