サブネットマスクの役割

サブネットマスクは、IPアドレスのどの部分がネットワークで、どの部分がホストかをデバイスに伝えます。これは、すべてのIPv4アドレスに対応付けられる32ビットの数値です。

マスクがなければ、アドレスは曖昧です。デバイスはネットワークの終わりとホストの始まりを判断できません。

マスクでは、1に設定されたビットがネットワーク部分を示し、0に設定されたビットがホスト部分を示します。1のビットは常に左から連続しています。

たとえば、11111111.11111111.11111111.00000000は、1が24個続いた後に0が8個続いています。これは、最初の3オクテットがネットワーク、最後のオクテットがホストであることを意味します。

マスクのオクテットは連続した1で構成されるため、登場する10進数の値は限られています。

• 255 = 11111111（すべてネットワーク）
• 0 = 00000000（すべてホスト）
• 部分的なオクテット：128、192、224、240、248、252、254

255.255.123.0のような不規則な値は存在しません。1のビットは連続していなければならないためです。

1が0に切り替わる位置がネットワークとホストの境界です。左側はネットワークを識別し、右側はホストを識別します。

同じネットワーク上にある2台のデバイスは、ネットワークビットが同じです。各デバイスが自身のアドレスからネットワークビットを計算できるようにするのがマスクです。

デバイスは、IPアドレスとマスクのビット単位のAND演算によってネットワークアドレスを求めます。ANDは、両方の入力が1の場合にだけ1を出力します。

マスクのビットが1の位置では、IPアドレスのビットがそのまま通過します。マスクのビットが0の位置では、結果は0になります。その結果が、すべてのホストビットを0にしたネットワークアドレスです。

IPアドレスが192.168.1.130、マスクが255.255.255.0の場合を考えます。最後のオクテットでANDを行うと、130 AND 0 = 0です。最初の3つのオクテットは255とANDされるため、値は変わりません。

したがって、ネットワークアドレスは192.168.1.0です。ホストが自分の所属するネットワークを判断する仕組みは、まさにこれです。

1つのマスクを、多くの異なるネットワークに適用できます。255.255.255.0というマスクは、192.168.1.0、10.5.5.0など、数え切れないほどのネットワークで使用できます。

マスクが示すのは分割の形（ネットワークビットの数）だけであり、特定のネットワークそのものではありません。実際のネットワーク識別情報はIPアドレスが提供します。

マスクを拡張して1ビットを増やすと、ホスト部分からビットを借りることになり、より多くの小さなネットワークが作成されます。マスクを短くして1ビットを減らすと、より少数の大きなネットワークに統合されます。

この意図的な調整がサブネット化の核心です。つまり、必要に合わせてアドレス空間の形を変えることです。

同じ物理ネットワーク上にある2台のデバイスのマスクが異なると、どの宛先がローカルなのかについて判断が食い違うことがあります。一方のデバイスが直接配送されると考えているトラフィックを、もう一方がルーティングしようとする場合もあります。

このようなマスクの不一致は、接続が断続的になったり一方向だけになったりする原因です。トラブルシューティングで確認すべき、典型的な設定ミスでもあります。

マスクはデフォルトゲートウェイと連携して動作します。AND演算の後、宛先が別のネットワークにある場合、デバイスはパケットをゲートウェイに送信します。

つまり、マスクはネットワークを説明するだけではありません。宛先がローカルなら直接配送し、リモートならルーターに転送するという、デバイスの判断を直接左右します。

各ホストがリンクの外部と通信するには、IPアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイの3つの設定が必要です。アドレスに意味を与えるのがマスクです。

マスクを2進数で読み、AND演算を実行できるようになれば、CIDR表記やホスト数の計算も自然に理解できるようになります。

マスクを適用してください。

サブネットマスクの役割を学びました。

• マスクは32ビットの数値です。1はネットワーク、0はホストを表します。
• マスクのオクテットに指定できる値は、255、254、252、248、240、224、192、128、0などです。
• IPアドレスとマスクのビット単位のAND演算により、ネットワークアドレスが分かります。
• マスクを拡張すると、より多くの小さなネットワークが作成されます。短くすると、ネットワークが統合されます。
• マスクの不一致は接続障害の原因になります。