Transcript 11月27日講義資料

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