IPサブネット計算機：CIDR、サブネットマスク、ホスト範囲

IPサブネット計算機

IPサブネット計算機は、IPv4アドレスとプレフィックス長から、その背後にあるネットワーク情報を計算します。この2つの入力から、ネットワークアドレス、ブロードキャストアドレス、使用可能なホストアドレスの範囲、サブネットマスク、ワイルドカードマスクを求めます。

計算機の機能

このツールは、ドットで区切った4つの数値で表記されたIPv4アドレス（例：192.168.1.10）と、0から32までのプレフィックス長を受け取ります。192.168.1.10/24のようにCIDR形式でまとめて入力することもでき、その場合は/24の部分が自動的にプレフィックス欄へ移動します。

計算機は次の結果を返します。

• CIDR表記：アドレス/プレフィックス形式のネットワーク（例：192.168.1.0/24）。
• ネットワークアドレス：ブロック内の最初のアドレス。ネットワーク自体を示します。
• ブロードキャストアドレス：ブロック内の最後のアドレス。ここに送信したメッセージは、サブネット内のすべてのホストに届きます。
• 使用可能なホスト範囲：デバイスが実際に使用できる最初と最後のアドレス。
• 使用可能なホスト数と総アドレス数：ブロックに含まれるアドレス数と、デバイスに使用できるアドレス数。
• サブネットマスクとワイルドカードマスク：255.255.255.0のようなドット区切り形式のマスクと、その反転である0.0。0.255。
• オクテットごとに8ビット、ビット単位で展開したサブネットマスク

結果は、RFC 791（IPv4アドレス指定）、RFC 4632（CIDR表記）、RFC 950ならびにRFC 919およびRFC 922（ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの予約）、RFC 3021（/31ポイントツーポイントリンク）に従います。

サブネット化の仕組み

IPv4アドレスは32ビットの数値です。各オクテットが8ビットで、0から255までの値を持つ4つのオクテットとして表記します。プレフィックス長は、この32ビットを2つの部分に分けます。プレフィックスで指定された数の先頭ビットがネットワークを示し、残りのビットがそのネットワーク内のホストを示します。

/24ネットワークでは、ネットワーク部分に24ビットを使い、ホスト用に8ビットを残します。ホストビットが8ビットなら、2⁸ = 256個のアドレスになります。/26ネットワークではホストビットが6ビットしかないため、2⁶ = 64個のアドレスを保持します。

サブネットマスクは、同じ分割をアドレスとして表したものです。ネットワークビットごとに1ビット、ホストビットごとに0ビットを設定します。/24では、255.255。255.0となります。ワイルドカードマスクは、サブネットマスクのすべてのビットを反転したものです。特にCisco機器のルーターアクセスリストでは、ワイルドカードマスクでアドレスを照合するため、ツールは両方を表示します。

サブネットの計算式

0から30までのプレフィックス長pに対して、計算機はRFC 950およびRFC 4632で定められた次の規則を適用します。

• サブネットマスク = 32ビット語の上位pビットを1に設定したもの。
• ネットワークアドレス = IPアドレス AND サブネットマスク（ビット単位のANDでは、両方の入力が1である位置だけビットを保持します）。
• ブロードキャストアドレス = ネットワークアドレス OR ワイルドカードマスク（すべてのホストビットを1に設定したもの）。
• 総アドレス数 = 2⁽³²⁻ᵖ⁾。
• 使用可能なホスト数 = 2⁽³²⁻ᵖ⁾ − 2。この減算では、RFC 950およびRFC 919が予約するネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを除外します。
• 最初に使用可能なホスト = ネットワークアドレス + 1。最後に使用可能なホスト = ブロードキャストアドレス − 1。

2つのプレフィックス長には異なる規則が適用されます。/31はちょうど2個のアドレスを持ち、RFC 3021により、ポイントツーポイントリンク上では両方が使用可能なホストとなり、ブロードキャストアドレスはありません。/32は1つのアドレス、つまり総数1、使用可能数1で、ブロードキャストはありません。この2つの場合、どちらのブロックもネットワークを示すためのアドレスを予約しないため、ツールは最初のアドレスを「ネットワークアドレス」ではなく「プレフィックスベース」と表示します。

すべての結果は、1つの32ビット数値に対する算術演算から得られます。ツールはアドレスを1つずつ列挙しないため、すべての4,294,967,296個のIPv4アドレスをカバーする/0も、/32と同じ速さで計算できます。

計算例

プレフィックス長が/26で、アドレスが10.128.7.33の場合：

1. サブネットマスク：26個の1ビットに続く6個の0ビットは、11111111.11111111。11111111.11000000となり、これは255.255。255.192と読み取れます。
2. ネットワークアドレス：アドレスとマスクのANDを取ります。最初の三オクテットは変わらずに通過します。最後のオクテットでは、33は二進数で00100001です。これを11000000とANDすると00000000、つまり0になります。ネットワークアドレスは10.128.7.0なので、CIDR表記は10.128.7.0/26です。
3. ブロードキャストアドレス：すべての6ホストビットを1に設定します。最後のオクテットは00111111、つまり63になります。ブロードキャストアドレスは10.128。7.63です。
4. 個数：総アドレス数は2⁶ = 64個、使用可能なホスト数は64 − 2 = 62個です。
5. ホスト範囲：10.128.7.1から10.128。7.62まで。
6. ワイルドカードマスク：サブネットマスクの反転である0.0。0.63。

ツールのデフォルト入力である192.168.1.10/24を使った2つ目の例では、ネットワークは192.168.1.0、ブロードキャストは192.168.1.255、ホスト範囲は192.168.1.1から192.168.1.254までで、総数256個のうち254個が使用可能です。サブネットマスクは255.255.255.0、ワイルドカードマスクは0.0。0.255です。

ツールが従う規則

先頭をゼロで埋めたオクテットは拒否されます。 ツールは010.1.1.1を10.1。1.1として読まず、拒否します。これは意図的な仕様です。ping、curl、多くのオペレーティングシステムの名前解決の基盤となるPOSIXのinet_aton関数は、先頭にゼロがあるオクテットを八進数として扱うため、010.1.1.1はこれらのプログラムでは8.1.1.1を意味します。十進数と八進数のどちらの解釈でも、すべての読み手に一致する保証はないため、ツールはいずれも受け付けません。同じ理由で、/08というプレフィックスも拒否されます。

ホスト数は二を引きます。 ブロックの生のサイズをホスト数として報告する計算機もあります。このツールはRFC 950に従います。/0から/30までのブロックでは、ホスト部分がすべてゼロのものがネットワークを示し、すべてイチのものがブロードキャストとなるため、両方を除外します。したがって/24の使用可能なホスト数は254であり、256ではありません。

/31には使用可能なホストが2つあります。 RFC 3021（2000発行）より前に書かれた古い文献では、予約アドレスを2つ引くとゼロになるため、/31を使用不可としています。RFC 3021はポイントツーポイントリンクについてこの2つの予約を廃止し、ルーターは数十年にわたりこれをサポートしているため、ツールは使用可能なホスト数を2と報告し、ブロードキャストアドレスなしとします。

/0から/32までの任意のプレフィックスを受け付けます。 /0はIPv4空間全体をカバーする有効なブロックです。これは、ルーティングテーブルでデフォルトルートとして0.0.0.0/0が現れる仕組みと一致します。

IPv4のみ。 IPv6（RFC 4291）は128ビットアドレスと異なる表記を使用するため、このツールの対象外です。また、ツールはプライベートアドレスやループバックアドレスなどの特殊用途範囲（RFC 6890）を指摘せず、アドレスの算術演算だけを報告します。

よくある質問

/24には使用可能なホストがいくつありますか？ 254. /24では8個のホストビットが残るため、2⁸ = 256個のアドレスになります。そのうち2つはネットワークアドレスとブロードキャストアドレスとして予約されます。デバイスには254個が残ります。

ワイルドカードマスクとは何ですか？ サブネットマスクをビット単位で反転したものです。サブネットマスクが1の位置ではワイルドカードマスクが0になり、その逆も同様です。マスク255.255.255.0の場合、ワイルドカードマスクは0.0。0.255です。多くのルーターのアクセス制御リストでは、ルールが照合するアドレスを示すためにワイルドカードマスクを使用します。

/31にブロードキャストアドレスが表示されないのはなぜですか？ /31には2つのアドレスしかありません。一方をネットワーク、もう一方をブロードキャストとして予約すると何も残らないため、RFC 3021は/31を、両方のアドレスをホストとして使用し、ブロードキャストアドレスを持たないポイントツーポイントリンクと定義しています。計算機は使用可能なホスト数を2と報告し、ブロードキャストを該当なしと表示します。

010.1.1.1が10.1.1.1と読まれず拒否されるのはなぜですか？ オペレーティングシステムが単純な十進数解釈で一致しないためです。POSIXのinet_atonは先頭にゼロがあるオクテットを八進数として読み取るため、010は多くのシステムで8を意味します。入力を拒否することが、ユーザー自身のマシンの動作とひそかに異なることのない唯一の方法です。

総アドレス数と使用可能なホスト数の違いは何ですか？ 総アドレス数は、ブロック全体のサイズ、つまり2の（32からプレフィックス長を引いた値）乗です。使用可能なホスト数は、/31（両方とも使用可能）と/32（1つのアドレスがホストとなる）を除き、その数から予約アドレス2つを引いたものです。

192.168.1.10/24のネットワークアドレスは何を意味しますか？ それは192.168.1.0です。アドレスの先頭24ビットを保持し、ホストビットをゼロに設定して求めます。サブネット全体を識別するものであり、デバイスに割り当てることはできません。

参考文献

1. Postel, J.「RFC 791：Internet Protocol」IETF、1981年。
2. Mogul, J.、J. Postel「RFC 950：Internet Standard Subnetting Procedure」IETF、1985年。
3. Mogul, J.「RFC 919：Broadcasting Internet Datagrams」IETF、1984年。
4. Fuller, V.、T. Li「RFC 4632：Classless Inter-domain Routing (CIDR)」IETF、2006年。
5. Retana, A.ほか「RFC 3021：IPv4ポイントツーポイントリンクで31ビットプレフィックスを使用する方法」IETF、2000年。