IPv4 サブネット化:ステップごとの解答つき練習問題

図、ヒント、詳しい解答つきの無料のIPv4 サブネット化練習問題。毎回新しい数値で、3 つのレベル:サブネットあたりのホスト数, ネットワークの分割, アドレス範囲。

無料の練習問題やさしい
/2911111111111111111111111111111000ネットワーク部ホスト部

プレフィックス /29 の IPv4 サブネットで使えるホストアドレス数 H はいくつですか?

/29

正確な答え:整数で、四捨五入はしません。

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練習する内容

  1. やさしいサブネットあたりのホスト数
  2. ふつうネットワークの分割
  3. むずかしいアドレス範囲

重要な公式

サブネットあたりのホスト数
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
ブロックサイズ
256 − (mask octet)
ネットワークアドレス
IP AND マスク
ブロードキャストアドレス
IP OR (NOT マスク):ホスト部のビットをすべて 1 にする
n ビット借りたときのサブネット数
2n

IPv4 サブネット化をゼロから学ぶ

事前に学ぶこと: 記数法

1サブネットとは

IPv4 ネットワーク上のすべての機器は、たとえば 192.168.10.37 のような IP アドレスをもちます。32 ビットの長さで、0 から 255 までの 4 つの数で書きます。各数は 1 バイトで、オクテットと呼ばれます。

アドレスには 2 つの部分があります。前半は、機器がどのネットワークにあるかを示します。後半は、そのネットワークの中でどのホスト(機器)かを示します。

住所を考えましょう:通りの名前がネットワーク、家の番号がホストです。

サブネットは、そのようなネットワークの 1 つです。大きなネットワークをサブネットに分けると、通信がローカルにとどまり、管理者が各部署に専用の範囲を割り当てられます。

プレフィックスは、分割の位置を示します。192.168.10.37/24 では、最初の 24 ビットがネットワーク部、最後の 8 ビットがホスト部です。

N24H8032
セルフチェック アドレスが 10.1.2.3/20 と書かれている。ホスト部は何ビットか。
  1. 12
  2. 20
  3. 32
  4. 8

答え: 12. アドレスは 32 ビットです。プレフィックス /20 はネットワーク部が 20 ビットなので、ホスト部には 32 − 20 = 12 ビットが残ります。20 はネットワーク部であって、ホスト部ではありません。

2プレフィックス、マスク、ホスト数

同じ分割を、サブネットマスクとしても書けます:ネットワーク部を 1、ホスト部を 0 とした 32 ビットで、アドレスのように書きます。

/24 のマスクは 1 が 24 個と 0 が 8 個で、255.255.255.0 です。/16 のマスクは 255.255.0.0 です。

プレフィックスがオクテットの途中で終わる場合、そのオクテットは最初の数ビットが 1 になります。マスクのオクテットがとれる値は次のものだけです:

  • 1 ビット:128。 2 ビット:192。 3 ビット:224。 4 ビット:240。
  • 5 ビット:248。 6 ビット:252。 7 ビット:254。 8 ビット:255。

例:/27 は 24 + 3 ビットなので、マスクは 255.255.255.224 です。

ホスト部が h ビットなら、2h 個のアドレスがあります。そのうち 2 つは機器に割り当てられません:最初の 1 つがネットワークアドレス、最後の 1 つがブロードキャストアドレスです。

H = 2(32 − p) − 2

/24 では:2⁸ − 2 = 254 個の使えるホスト。/27 では:2⁵ − 2 = 30。

アクセスリストは、サブネットマスクの逆であるワイルドカードマスクを使います:各オクテットは、255 からマスクのオクテットを引いたものです。/27 では 0.0.0.31 です。

セルフチェック /26 ネットワークのサブネットマスクは何か。
  1. 255.255.255.192
  2. 255.255.255.252
  3. 255.255.255.26
  4. 255.255.255.64

答え: 255.255.255.192. /26 は 24 + 2 ビットで、最初の 2 ビットが 1 のオクテットは 128 + 64 = 192 です。64 は 2 番目のビットだけの値、252 は 6 ビットのオクテットです。

3ステップごとの方法

ホストとマスク:

  1. ホスト部のビット数を求めます:h = 32 − p。
  2. 使えるホスト数:H = 2h − 2。
  3. マスクからプレフィックスを求めるには、1 のビットを数えます:255 は 8、224 は 3、など。

ネットワークの分割:

  1. N 個のサブネットが必要です。ホスト部から、2n ≥ N となる最小のビット数 n を借ります。
  2. 新しいプレフィックスは、元のプレフィックスに n を加えたものです。
  3. 各サブネットには、使えるホストが 2(32 − 新しいプレフィックス) − 2 個あります。
  4. 1 つのサブネットに h 台のホストを収めるには、2ビット数 − 2 ≥ h となる最小のホスト部のビット数を求めます。

アドレスの範囲:

  1. プレフィックスが終わるオクテットを見つけます。そのブロックサイズは 256 からマスクのオクテットを引いたものです。
  2. ネットワークアドレスは、アドレスのオクテットを超えない、ブロックサイズの最大の倍数です。
  3. ブロードキャストアドレスは、ネットワークアドレスにブロックサイズを足して 1 を引いたものです。
  4. 使えるホストは、その間のすべてです:ネットワーク + 1 からブロードキャスト − 1 まで。

4例題

すべてのステップをたどりましょう。開く前に次のステップを予想してみましょう。

例題

ネットワーク 192.168.10.0/24 を、少なくとも 10 個の等しいサブネットに分割しなければならない。借りるビットを最小にすると、各サブネットに使えるホストは何台 H あるか。

1

手持ちのビットを数える

/24 ネットワークには、分け合える 32 − 24 = 8 ビットのホスト部があります。

2

十分なビットを借りる

n ビットを借りると 2n 個のサブネットが得られます。2³ = 8 では足りません。2⁴ = 16 なら足ります。

したがって、n = 4 ビットを借ります。

3

新しいプレフィックスを求める

p = 24 + 4 = 28
N24S4H4032

残るホスト部は 32 − 28 = 4 ビットです。

4

使えるホスト数を数える

H = 2⁴ − 2 = 14
5

答えを確認する

16 個のサブネットにそれぞれ 16 個のアドレスで、16 · 16 = 256 個のアドレスを使い、ちょうど /24 ネットワークの大きさになります。数が合っています。

答え

各 /28 サブネットには、使えるホストが H = 14 台あります。

5アドレスの範囲を求める

ホスト 10.20.130.90/27 を考えます。プレフィックスは 4 番目のオクテットで終わり、マスクは 255.255.255.224 です。

ブロックサイズ = 256 − 224 = 32

4 番目のオクテットのサブネットは、0、32、64、96、… から始まります。アドレスのオクテット 90 は、64 と 95 の間にあります。

  • ネットワークアドレス:10.20.130.64。
  • ブロードキャストアドレス:64 + 32 − 1 = 95 なので、10.20.130.95。
  • 使えるホスト:10.20.130.65 から 10.20.130.94 まで。

プレフィックスが 3 番目のオクテットで終わる場合、たとえば /20 では、同じ手順を 3 番目のオクテットに適用します。4 番目のオクテットは、ネットワークでは 0、ブロードキャストでは 255 になります。

セルフチェック ホストのアドレスが 10.20.72.98/27 である。そのネットワークアドレスの 4 番目のオクテットはいくつか。
  1. 127
  2. 64
  3. 96
  4. 98

答え: 96. ブロックサイズは 256 − 224 = 32 です。倍数は 0、32、64、96、128 で、96 は 98 を超えない最大のものです。127 はブロードキャストで、64 は 64 のブロック(/26)を使った値です。

6よくある間違い

  • −2 を忘れる。ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスは、使えるホストではありません。
  • プレフィックスをホスト部のビット数として使う。ホスト部のビット数は 32 − p です。
  • 借りるビットが多すぎる。十分なサブネット数が得られる最小の n をとります。
  • ブロックサイズを間違ったオクテットで計算する。プレフィックスが終わるオクテットを使います。
  • アドレスそのものをネットワークアドレスとする。ブロックサイズの倍数に切り下げます。
セルフチェック /27 サブネットには、使えるホストアドレスがいくつあるか。
  1. 27
  2. 30
  3. 32
  4. 5

答え: 30. 32 − 27 = 5 ビットのホスト部で、2⁵ − 2 = 30 です。32 は、ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスが使えないことを忘れています。

7試験問題の例

  • やさしい:サブネットあたりのホスト数。プレフィックスから使えるホスト数、プレフィックスのマスク、マスクのプレフィックス、またはワイルドカードマスク。
  • ふつう:ネットワークの分割。指定したプレフィックスのサブネットがいくつ入るか、借りるビット数とサブネットあたりのホスト数、またはホスト数に対する最小のサブネット。
  • むずかしい:アドレスの範囲。ホストのネットワーク、ブロードキャスト、最後の使えるアドレス、複数のネットワークの集約ルート、または VLSM による割り当て。

集約ルートでは、変化するオクテットを 2 進数で書き、すべてのネットワークが共有する先頭のビットがいくつあるかを数えます。

VLSM では、最大の LAN に最初にそのサブネットを与え、次のものをその直後に、それぞれ独自のプレフィックスで与えます。

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解答例

例題 1やさしい
/2611111111111111111111111111000000ネットワーク部ホスト部

プレフィックス /26 の IPv4 サブネットで使えるホストアドレス数 H はいくつですか?

/26

求めるもの: H

ヒントを表示
  1. ホスト部は 32 − p ビットです。
  2. ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの分の 2 を引きます。
  3. 32 − 26 = 6.
答えとステップごとの解答を表示

IPv4 サブネット化:アドレスは 32 ビットです。プレフィックス /p は先頭の何ビットがネットワークを表すかを示し、残りの 32 − p ビットでホストを番号付けします。サブネットには 2³²⁻ᵖ 個のアドレスがありますが、最初(ネットワークアドレス)と最後(ブロードキャストアドレス)はホストに割り当てられないため、2³²⁻ᵖ − 2 台のホストが収まります。 例外:/31(ポイントツーポイントリンク、RFC 3021)は 2 つのアドレスを両方ともホストに使い、/32 は単一のアドレス(単一ホストまたはループバック)です。

ホストビット

32 − 26 = 6

使えるホスト数

26 − 2 = 64 − 2 = 62

答え

H = 62
例題 2ふつう
255.255.252.011111111111111111111110000000000ネットワーク部ホスト部

あるサブネットはマスク 255.255.252.0 を使っています。使えるホストアドレスはいくつ H ありますか?

255.255.252.0

求めるもの: H

ヒントを表示
  1. 1 ビットを数えて、マスクをプレフィックス長に変換します。
  2. 次に H = 2³²⁻ᵖ − 2。
  3. p = 22.
答えとステップごとの解答を表示

IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).

プレフィックス長

255.255.252.0 = /22

使えるホスト数

210 − 2 = 1022

答え

H = 1022
例題 3むずかしい
最後のオクテット = 194112816403201608041201ネットワークホスト

あるホストのアドレスは 10.20.178.194/27 です。そのサブネットで最後に使えるホストアドレスの第 4 オクテット x はいくつですか?

10.20.178.194/27

求めるもの: x

ヒントを表示
  1. /27 では、各サブネットは最後のオクテットに 2³²⁻ᵖ 個のアドレスを持つので、サブネットはその大きさの倍数から始まります。
  2. ネットワークアドレスは 194 以下の倍数、ブロードキャストアドレスは次の倍数から 1 を引いたものです。
  3. ブロックサイズ = 25 = 32.
答えとステップごとの解答を表示

IPv4 サブネット化:アドレスは 32 ビットです。プレフィックス /p は先頭の何ビットがネットワークを表すかを示し、残りの 32 − p ビットでホストを番号付けします。サブネットには 2³²⁻ᵖ 個のアドレスがありますが、最初(ネットワークアドレス)と最後(ブロードキャストアドレス)はホストに割り当てられないため、2³²⁻ᵖ − 2 台のホストが収まります。 例外:/31(ポイントツーポイントリンク、RFC 3021)は 2 つのアドレスを両方ともホストに使い、/32 は単一のアドレス(単一ホストまたはループバック)です。

ブロックサイズ

25 = 32

このホストのサブネット

ネットワーク: ⌊194/32⌋·32 = 192
ブロードキャスト: 192 + 32 − 1 = 223
使えるホスト: 193 … 222

答え

x = 222

質問と回答

IPv4 サブネット化とは?

IPv4 ネットワーク上のすべての機器は、たとえば 192.168.10.37 のような IP アドレスをもちます。32 ビットの長さで、0 から 255 までの 4 つの数で書きます。各数は 1 バイトで、オクテットと呼ばれます。

アドレスには 2 つの部分があります。前半は、機器がどのネットワークにあるかを示します。後半は、そのネットワークの中でどのホスト(機器)かを示します。

IPv4 サブネット化の問題の解き方は?(手順)

IPv4 サブネット化:アドレスは 32 ビットです。プレフィックス /p は先頭の何ビットがネットワークを表すかを示し、残りの 32 − p ビットでホストを番号付けします。サブネットには 2³²⁻ᵖ 個のアドレスがありますが、最初(ネットワークアドレス)と最後(ブロードキャストアドレス)はホストに割り当てられないため、2³²⁻ᵖ − 2 台のホストが収まります。 例外:/31(ポイントツーポイントリンク、RFC 3021)は 2 つのアドレスを両方ともホストに使い、/32 は単一のアドレス(単一ホストまたはループバック)です。

IPv4 サブネット化でよくある間違いは?
  • 最後のオクテット(0)の 8 個を含め、マスクの 0 ビットをすべて数えましょう。
IPv4 サブネット化の練習では何を学ぶ?
  • やさしい: サブネットあたりのホスト数
  • ふつう: ネットワークの分割
  • むずかしい: アドレス範囲

問題ごとに数値が変わるので、答えではなく解き方が身につきます。 行き詰まったら、まず小さなヒントを開き、必要なときだけ詳しい解説を見ましょう。

練習のしかた

  • 問題ごとに数値が変わるので、答えではなく解き方が身につきます。
  • 行き詰まったら、まず小さなヒントを開き、必要なときだけ詳しい解説を見ましょう。
  • 進捗、間違えた問題、保存した問題は記録されるので、試験前に復習できます。

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