IPv4 アドレス 2003年11月27日 情報ネットワーク論 担当 新村太郎 (1) 概要 1. IPv4 アドレスとは ネットワーク上でお互いを識別し合う番号 32桁(32ビット)の2進数から成る 基本的にネットワーク上で唯一の番号を付ける (インターネット上であれば世界で唯一) グループを表す部分と、個々を表す部分とから成る 特殊な IPv4 アドレスがある 用途、規模によってクラスという区分がある 人間がネットワークを設定する時に必要に応じた設定を する (1) 概要 2. IP におけるネットワークとは TCP/IPでは一斉にすべてのホストにデータを送 るブロードキャストという通信をしばしば行う (1) 概要 2. IP におけるネットワークとは TCP/IPでは一斉にすべてのホストにデータを送 るブロードキャストという通信をしばしば行う (1) 概要 2. IP におけるネットワークとは TCP/IPでは一斉にすべてのホストにデータを送 るブロードキャストという通信をしばしば行う (1) 概要 2. IP におけるネットワークとは TCP/IPでは一斉にすべてのホストにデータを送 るブロードキャストという通信をしばしば行う (1) 概要 2. IP におけるネットワークとは ネットワーク、インターネット上のすべてのホストに データが送られるのでは効率が悪い 衝突!! 混 雑 衝突!! (1) 概要 2. IP におけるネットワークとは 関連性の深いホスト同志のグループ(ネットワー ク)内のみで一斉通信が行われるようにする (1) 概要 2. IP におけるネットワークとは 異なるグループ(ネットワーク)間はルータによって管理し ながら(必要最低限のデータのみを通す)通信を行う ルータ ルータ ルータ (2) IPv4 アドレスのしくみ 1. IP アドレスの構成(1) 例) 11001010000110001001001111101000 人間が処理する際にはこれでは分かりにくいので 8ビットごとに . で区切って、 それぞれの桁を10進数表記にする 11001010000110001001001111101000 ↓ 11001010.00011000.10010011.11101000 ↓ 202. 24. 147. 232 IPで使う用語 ネットワーク ”ネットワーク上のグループ”という意味もある ホスト ”ネットワークに接続された個々の機器” ビット 2進数表記した場合の”桁” ユニキャストアドレス 1台の機器を識別するための IPアドレス (2) IPv4 アドレスのしくみ 2. IP アドレスの構成(2) 例) 110010100001100010010011 11101000 ----------------------------------- ----------最初の24ビット 残りの8ビット ↓ ↓ ネットワークを表す ホストを表す (ネットワークアドレス部分) (ホストアドレス部 分) (2) IPv4 アドレスのしくみ 3. ネットワークの表記 1) ネットマスクを使用 例1) 最初の24ビットがネットワークを表す場合、 11111111111111111111111100000000 のように、ネットワーク部分をすべて 1、ホスト 部分をすべて 0 にして 表現。これをネットマスクと呼ぶ。人間が扱う 時は IPv4 アドレスと同様に、8 ビットごとに区 切って、10進数表記する。 上記の場合10進数表記では 255.255.255.0 (2) IPv4 アドレスのしくみ 3. ネットワークの表記 2) ネットマスク長を使用 IP アドレスの後に、 / を付け、それに続いて、ネットマ スクでネットワークのビット数(ネットマスクでの 1 の部 分のビット数)を付ける 例1)24ビットのネットワークを表す場合、 202.24.147.232/24 例2)27ビットのネットワークを表す場合、 202.24.147.232/27 練習問題1 IPアドレス 11011010110110110110010011100100 を10進数で表記せよ 2. ネットマスク 255.255.255.248 は何ビットのネット ワーク長であるか 3. ネットマスク 255.255.240.0 は何ビットのネット ワーク長であるか 4. 上記問題1のIPアドレスと問題3のネットマスクを用 いて、このIPアドレスをネットマスク長を付した方法 で表記せよ 1. 練習問題1の解答 1. 218.219.100.228 2. 29ビット 3. 20ビット 4. 218.219.100.228/20 (2) IPv4 アドレスのしくみ 4. ネットワークの範囲 例1 (例1) 202.24.147.232/24 110010100001100010010011 11101000 ------------------------------------ -----------ネットワーク部分 ホスト部分 ネットワーク部分は固定 ホスト部分がホストごとに自由に設定できる 最少 11001010000110001001001100000000 ~ 最大 11001010000110001001001111111111 (2) IPv4 アドレスのしくみ 4. ネットワークの範囲 例1 11001010000110001001001100000000 ~ 11001010000110001001001111111111 この範囲を 10進数にすると 最大 202.24.147.0 ~ 202.24.147.255 ☆ネットワークの範囲の中で ・一番最初(202.24.147.0) ・・・ネットワークそのものを表す IPアドレス ・一番最後(202.24.147.255) ・・・ブロードキャストを表すIPアドレス ・残り・・・ホスト用に使用することができる IPアドレス ・・・ 255 - 0 + 1 - 2 = 254個 (2) IPv4 アドレスのしくみ 4. ネットワークの範囲 例2 (例2) 202.24.147.232/27 110010100001100010010011111 01000 ----------------------------------------- ------ネットワーク部分 ホスト部分 ネットワーク部分は固定 ホスト部分がホストごとに自由に設定できる 最少 11001010000110001001001111100000 ~ 最大 11001010000110001001001111111111 (2) IPv4 アドレスのしくみ 4. ネットワークの範囲 例2 11001010000110001001001111100000 ~ 11001010000110001001001111111111 この範囲を 10進数にすると 最大 202.24.147.224 ~ 202.24.147.255 ☆ネットワークの範囲の中で ・一番最初(202.24.147.224) ・・・ネットワークそのものを表す IPアドレス ・一番最後(202.24.147.255) ・・・ブロードキャストを表すIPアドレス ・残り・・・ホスト用に使用することができる IPアドレス ・・・ 255 - 224 + 1 - 2 = 30個 (2) IPv4 アドレスのしくみ 4. ネットワークの範囲 ネットワークに接続可能なホストの最大数について(例2) ネットマスク長27ビット IPアドレスの範囲 202.24.147.224 ~ 202.24.147.255 最初と最後のIPアドレスを利用して計算する方法 255 - 224 + 1 - 2 = 30個 ホストに与えられたビットを利用して計算する方法 ホストに与えられたビット数 = 32 - ネットマスク長 = 32 - 27 = 5 IPアドレスの数 = 25 = 32 よって、 32 - 2 =30 個 練習問題2 1. 202.24.147.232/24 が属するネットワークに関して 以下について答えよ ネットマスクを10進数表記せよ ネットワークのIPアドレスを10進数表記せよ ブロードキャストのIPアドレスを10進数表記せよ 接続可能なホスト数はいくつか 2. 218.219.164.100/18 が属するネットワークに関し て以下について答えよ ネットマスクを10進数表記せよ ネットワークのIPアドレスを10進数表記せよ ブロードキャストのIPアドレスを10進数表記せよ 接続可能なホスト数はいくつか 練習問題2の解答 -1 1. 解説略 ネットマスク 255.255.255.0 ネットワークのIPアドレス 202.24.147.0 ブロードキャストのIPアドレス 202.24.147.255 接続可能なホスト数 254 2. 18ビットのネットマスクを2進数表記すると 11111111111111111100000000000000 これを8ビットごとに区切ると 11111111.11111111.11000000.00000000 さらに10進数表記すると 255.255.192.0 2. 練習問題2の解答 -2 218.219.164.100 を2進数表記すると 11011010 11011011 10100100 01100100 18ビットのネットワークのIPアドレスは 11011010 11011011 10000000 00000000 すなわち 218.219.128.0 また、ブロードキャストのIPアドレスは 11011010 11011011 10111111 11111111 すなわち 218.219.191.255 18ビットのネットワークに接続可能なホスト数は 2(32-18) - 2 = 214 - 2 = 16384 – 2 = 16382個 (2) IPv4 アドレスのしくみ 5. ネットマスクの意味 IP アドレスとネットマスクをビットごとに論理積をとると・・・ IPアドレス 11001010000110001001001111101000 ネットマスク 11111111111111111111111100000000 ------------------------------------------------------------------11001010000110001001001111100000 ↓ 202.24.147.224・・・ネットワークの IPアドレス → コンピュータ、ネットワーク機器の内部処理において、 ネットワークの IPアドレスを簡単に得ることができる (3) クラスによる規模の分類 ☆ クラスA~C(規模の大きさに着目) クラス 先頭 ビット ネット ワーク 長(bit) 範囲 接続可能な ホスト数 A 0 8 0.0.0.0 127.255.255.255 16,777,214 B 10 16 128.0.0.0 191.255.255.255 65,534 C 110 24 192.0.0.0 223.255.255.255 254 (3) クラスによる規模の分類 接続可能なホスト数の計算方法 例)クラスA ではホストアドレスは 24bit なので 224 - 2 = 16,777,214 A~Cの他 D:マルチキャストアドレス用 E:研究用 クラスによる規模の分類 × クラス間の規模の差が大き過ぎる × ネットワークの不足をもたらす → 現在では実際にはクラスによるネットワークの区分を考 慮せずに必要に応じた規模でネットマスク長を設定してい る(CIDR・・・Classless Inter Domain Routing) (4) 特殊な IPアドレス -1 1. ネットワークの IPアドレス ネットワークを代表する ホストアドレスがすべて 0 2. ブロードキャストの IPアドレス ネットワークに接続された 1台 1台のすべてのホストに 宛てる ホストアドレスがすべて 1 3. ループバック IPアドレス ホストにとって常に自分自身を示す IPアドレス 127.0.0.0 というクラスAのアドレスだが通常は 127.0.0.1 を使用する (4) 特殊な IPアドレス –2 4. デフォルトルートを表す ルーティングで使用する 0.0.0.0 5. プライベート IPアドレス 限られたネットワークの中で自由に使うことができるIPアドレス インターネット上で使うことができない 範囲 1. 2. 3. 10.0.0.0~10.255.255.255(10.0.0.0/8)(クラスA) 172.16.0.0~172.31.255.255(172.16.0.0/16)(クラスB) 192.168.0.0~192.168.255.255(192.168.0.0/24)(クラスC) プライベートIPアドレスに対して、インターネット上で使用する 唯一の IPアドレスを「パブリック(またはグローバル) IPアドレ ス」と呼ぶ プライベート IPアドレス プライベートIPアドレスを持った機器はルータを介 して間接的にインターネットに接続する インターネット 192.168.0.0/24 192.168.1.0/24 192.168.0.4 192.168.1.4 192.168.1.2 192.168.0.6 192.168.1.3 192.168.0.2 202.24.147.1 ルータ 192.168.0.1 192.168.1.1 192.168.0.3 192.168.1.6 192.168.1.7 192.168.0.5 192.168.0.5 192.168.1.5 (5)サブネット ネットワークの中のさらに細かいネットワーク (例) 192.168.10.0/24 192.168.12.0/24 192.168.11.0/24 (5)サブネット 192.168.10.0/24(全体) のサブネット ルータ 192.168.10.32/28 192.168.10.0/28 192.168.10.16/28 練習問題3 172.16.0.0/16のネットワークが与えられてい る。ここで、ホスト数10000個を接続するサブ ネットを3つ設定する。できる限り最小規模の サブネットにする場合、2つ目のサブネットの IPアドレスとサブネット長を書け。 練習問題3の解答 先ず、ホスト数10000を接続する場合、最低でも何ビットのネットワーク が必要であるか決める。 24ビットでは 2(32-24) - 2 = 28 - 2 = 256 23ビットでは 2(32-23) - 2 = 29 - 2 = 510 ・・・ 19ビットでは 2(32-19) - 2 = 213 - 2 = 8190 18ビットでは 2(32-18) - 2 = 214 - 2 = 16384 したがって、18ビットのでサブネットを設定する。 最初のサブネットは 172.16.0.0/18 であるから、範囲は 172.16.0.0 ~ 172.16.63.255 次は 172.16.64.0 ~ 172.16.127.255 したがって、解答は 172.16.64.0/18
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