CIDR チートシート: クラスレスドメイン間ルーティングの概要

インターネットに接続されているデバイスには IP アドレスが必要です。家の住所によって自分の家を通りの他の家と区別するのと同様に、IP アドレスは、デバイスをネットワークに接続されている他のデバイスから区別する一意のアドレスです。

とはいえ、世界中のほとんどの地域で使用されている IP アドレスの現在のバージョンである IPv4 では、一意の IP アドレスが不足しつつあります。この問題に対処する方法の 1 つは、CIDR (クラスレスドメイン間ルーティング) の実装でした。

ただし、ネットワークを効率的に管理するには、ネットワーク管理者が特定の CIDR ブロックで使用できるホストの数、サブネットマスク、および IP アドレスの範囲を確認するための参照が必要です。

そのため、この記事では、CIDR チートシートを含めて、「CIDR とはどういう意味ですか?」という質問、IPv4 CIDR と IPv6 CIDR の詳細、および CIDR 表記の範囲について説明します。

CIDR とはどういう意味ですか?
CIDR表記範囲
CIDR でのサブネット化
CIDR チートシート
最終的な考え
よくある質問

CIDR とはどういう意味ですか?

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) は、以前のシステムの非効率性に対処するために 1993 年に開発された IP アドレス割り当てシステムです。 CIDR を実装する前、インターネットはクラスベースの IP 割り当てシステムに依存していました。

基本的に、IP アドレスには 3 つのクラスがあり、そのネットワークで利用可能な IP アドレスの数に応じて異なります。クラスブロックは次のとおりです。

クラスA: ネットワークごとに最大 1,600 万を超える IP アドレスを持つ非常に大規模な組織やネットワークで使用されます。
クラスB: 最大 65,534 個の利用可能な一意の IP アドレスを持つ中規模のネットワークに使用されます。
クラスC: 一意の IP アドレスが 254 個のみの小規模ネットワークに使用されます。

このシステムは当時は機能していましたが、各ネットワークで利用可能な IP アドレスの数の差が大きすぎたため、非常に非効率でした。これにより、たとえば、300 個の IP アドレスを必要とする組織やネットワークでは、一意の IP アドレスが 254 個しかないためクラス C ブロックを使用できず、IP レジストリがクラス B ブロックを割り当てる必要があるという多くのインスタンスが発生しました。

これは、300 個の IP アドレスしか必要としない組織に 65,534 個の IP アドレスが割り当てられたことを意味します。前に述べたように、利用可能な一意の IPv4 アドレスの数 (約 43 億) が、使用される予定の IP アドレスの数をはるかに上回っていたため、これは当面は機能しました。たとえば、1993 年には、全人口はわずか約 56 億人で、インターネットに接続しているのは 1,500 万人だけでした。

しかし、年が経ち、インターネットに接続するユーザーが増えるにつれて、IPv4 アドレスが不足し始め、CIDR の開発につながりました。 CIDR はクラスの厳格な構造を完全に削除し、可変長サブネットマスキング (VLSM) を導入しました。

このシステムにより、ネットワーク管理者は、254、65,000 以上、または 1,600 万以上の IP アドレスを選択するのではなく、必要な数の IP アドレスを割り当てることができました。しかし、CIDR はどのように機能するのでしょうか? IPv4 CIDR は IPv6 CIDR とどう違うのですか?また、CIDR チートシートを使用してネットワークを簡単に構成するにはどうすればよいでしょうか?

CIDR表記範囲

CIDR 表記は、ネットワーク管理者がネットワークに接続できるデバイスの数と IP アドレスがどのように構成されているかを理解するのに役立ちます。ただし、CIDR 表記を復号する前に、IP アドレスの各数字が何を意味するかについて話しましょう。

IPv4 では、アドレスは 32 ビットで構成されます。これは、32 個の変数が 0 と 1 になる可能性があることを意味し、2^32 (約 43 億) 個の一意の IP アドレスが得られます。したがって、IPv4 CIDR の CIDR 表記範囲が 192.168.1.0/24 であるとします。

このアドレスの末尾の /24 は、24 ビットがネットワーク用に予約され、残りの 8 ビットがホスト用に使用されることを意味します。最初の 24 ビットはネットワークを表し、残りの 8 ビットはデバイスに使用できる変数です。これは、2^8 アドレス、つまり合計 256 個の IP アドレスに変換されます。これら 256 個のアドレスのうち、2 個のアドレスがネットワークとブロードキャスト用に予約されており、デバイスがこのネットワークに接続するために使用可能な IP アドレスは 254 個残っています。

つまり、最初の 2^24 ビットは、自宅の住所の国、州、市、番地の部分を表します。残りの 8 ビットは、その通りにある個々の家の番地に似ています。

IPv4 の CIDR 表記範囲は /0 から /32 の範囲で、通常、/0 CIDR はファイアウォールとインターネットゲートウェイに使用され、/32 は単一の IP アドレスと VPN 構成を指定するために使用されます。これら 2 つの番号の間にあるものはすべて、ホームネットワークなどの小規模な用途から企業や大規模組織などの大規模な用途まで、さまざまな目的やネットワークに使用できます。

特定の IPv4 CIDR で使用可能なホスト IP とネットワーク IP の正確な数の詳細については、この記事の最後にある CIDR チートシートを参照してください。

IPv6 では、アドレスには 128 ビットが含まれます。これは、2^128 または 340 個の桁落ち値 (34 個の後ろに 37 個のゼロ) があることを意味します。利用可能な IP アドレスの数が途方もなく多いにもかかわらず、CIDR は依然として効率的な IP 割り当てに使用されています。

IPv6 CIDR の CIDR 表記範囲の例は次のとおりです: 2001:db8::/64

IPv4 CIDR と同様に、/64 は最初の 64 ビットがネットワークに使用されることを意味します。このネットワークでは、残りの 64 ビットはホストアドレス用です。これは、2^64、つまり約 18 京 (18 個の後ろにゼロが 18 個) の一意の IP アドレスがホスト (デバイス) で使用できることを意味します。

IPv4 とは異なり、IPv6 はブロードキャストではなくマルチキャストを使用するため、IPv4 ではデバイスでの使用に使用できない 2 つではなく、IPv6 では 1 つだけが非ホスト使用に使用されます。これはネットワークアドレスです。

特定の IPv6 CIDR で使用可能なホスト IP とネットワーク IP の正確な数の詳細については、この記事の最後にある CIDR チートシートを参照してください。

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CIDR でのサブネット化

IPv4 CIDR と IPv6 CIDR の主な利点の 1 つは、サブネット化して CIDR ブロックを分割できることです。これにより、ネットワーク管理者は CIDR ブロックのさまざまなセグメントを分離して管理できるようになります。

アドレスのネットワーク部分とホスト部分に割り当てるビットを増減するには、プレフィックス長を調整するだけです。次に、IPv4 CIDR をサブネット化する例を示します。

アドレス 192.168.1.0/24 は、2 つの小さなサブネットに分割できます。

192.168.1.0/25: 128 個の IP アドレスを持つサブネット。
192.168.1.128/25: 128 個のアドレスを持つ 2 番目のサブネット。

この設定を使用すると、256 アドレスのネットワークを 2 つの 128 アドレスのネットワークに分割し、セキュリティ、ネットワークパフォーマンス、および管理を強化できます。これは、財務部門などの機密性の高いシステムを別のサブネットに配置し、許可された従業員またはデバイスのみにアクセスを制限できるようにするために行われます。

この方法でトラフィックを分離すると、不必要な対話が発生せずに各サブネット内でデータがより効率的に流れるため、輻輳が軽減され、パフォーマンスが向上します。さらに、サブネット化により、ネットワーク全体を中断することなく、各サブネットで独立したトラブルシューティングとメンテナンスが可能になり、ネットワーク管理が簡素化されます。

一般的な /64-CIDR セットアップでは利用可能な IP アドレスが多数あるため、IPv6 CIDR のサブネット化は特に重要です。 2001:db8:abcd:1000::/64; のような典型的な /64 IPv6 ネットワークがあるとします。たとえば、ネットワーク部分から 4 ビットを借用すると、ネットワークを 16 のサブネットに分割でき、次のような変更が生じます。

元のサブネット: 2001:db8:abcd:1000::/64
新しいサブネット: /68
サブネットの数: 2^(ネットワークから借用したビット)= 2^4=16 サブネット
最初のサブネット: 2001:db8:abcd:1000:0000::/68
2 番目のサブネット: 2001:db8:abcd:1000:1000::/68
3 番目のサブネット: 2001:db8:abcd:1000:2000::/68
… 2001 年まで:db8:abcd:1000:f000::/68
2001:db8:abcd:1000: 最初の 64 ビットは、グローバルルーティングプレフィックスを定義します。
0000 – f000: 次の 4 ビットはサブネット化に使用されます。
ホスト部分: 残りの 60 ビットはホストアドレスとして使用されます。 (残りの「::」は 3 つの 16 ビットブロックを示します)

各 /68 サブネットには、2^60 = 1.15 京の可能なホストアドレスがあります。

ネットワークをどのように分割するかがまだわからない場合は、この記事の最後に CIDR サブネット化のチートシートを用意しました。

CIDR チートシート

特定の IPv4 CIDR および IPv6 CIDR で使用可能な IP アドレスの数を計算することは、特に IPv6 の場合、数十億、京、さらには多くの IP アドレスがあるため、CIDR チートシートを使用せずに手動で実行すると、非常に困難で多大な作業となる可能性があります。

CIDR 表記範囲の計算方法に興味がある場合は、IPv4 CIDR および CIDR IPv6 の CIDR 表記を以下に示します。

IPv4の場合:

アドレス数 = 2^(32 プレフィックス長)
たとえば、/24 CIDR ブロックには次のものが含まれます。 2^(32-24)= 2^8= 256 個の IP アドレス

IPv6の場合:

アドレス数 = 2^(128 プレフィックス長)
たとえば、/64 CIDR ブロックには次のものが含まれます。 2^(128-64)= 2^64= 約 18 京 (18 個の後ろに 0 が 18 個) の IP アドレス

ご覧のとおり、CIDR チートシートがないと数値は非常にばかげたものになる可能性があるため、計算の煩わしさを避けるために、次のようにします。ここは、CIDR だけでなく、IPv4、IPv6、サブネット化について知っておくべきことすべてを網羅した完全な CIDR チートシートです。

最終的な考え

CIDR がなければ、数十年前に IPv4 アドレスが不足し、今日でも IPv6 で多くの IP 割り当ての問題に直面していたことでしょう。私たちの CIDR チートシートが、問題なくネットワークを完全に構成するのに役立つことを願っています。

よくある質問

CIDR とはどういう意味ですか?

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) は、以前のシステムの非効率性に対処するために 1993 年に開発された IP アドレス割り当てシステムです。 CIDR はクラスの厳格な構造を完全に削除し、可変長サブネットマスキング (VLSM) を導入しました。このシステムにより、ネットワーク管理者は、254、65,000 以上、または 1,600 万以上の IP アドレスを選択するのではなく、必要な数の IP アドレスを割り当てることができました。

CIDR表記範囲とは何ですか?

CIDR 表記は、IP アドレスとそれに関連付けられたネットワークプレフィックスを表すために使用されます。 192.168.1.0/24 のようになります。 IP アドレス (192.168.1.0) の後にはスラッシュ (「/」) と数字 (24) が続き、ネットワークプレフィックス用に IP アドレスの何ビットが予約されているかを示します。ビットの残りの部分は、ネットワーク上の個々のデバイス (ホスト) を識別するために使用されます。