可変長サブネットマスク(VLSM)チュートリアル

過去30年間 インターネットが最初の軍事ネットワークの研究状況から商業的な知名度に急速に拡大し始めると、IPアドレスの需要（特にクラスB空間）が急増しました。

専門家は、クラスA、B、およびCのIPアドレススキームの長期的なスケーリング特性について心配し始め、成長に対応するためにIP割り当てポリシーとルーテ これにより、1990年代初頭にInternet Engineering Task Force（IETF）によってRouting and Addressing（ROAD）グループが設立され、ipアドレス空間を再構築してその寿命を延ばす方法を検討しました。 IETF RFC4632によると、グループは三つの主要な問題を特定しました:

1. クラスBネットワークアドレス空間の枯渇
2. 現在のハードウェアとソフトウェアの容量を超えたインターネットルーターのルーティングテーブルの成長。
3. 32ビットIpv4ネットワークアドレス空間の最終的な枯渇

短期から中期的な対策として、ROAD groupは、グローバルルーティングテーブルの成長を遅らせ、Ipv4ア これは最終的に、クラスレスドメイン間ルーティング（CIDR）と可変長サブネットマスク（VLSM）として知られているものを生み出し、a、B、Cクラスの厳格なルールを克服して、サブネットワークの作成におけるより大きな柔軟性を可能にした。 このガイドでは、VLSMの概念を理解し、VLSMサブネットを実装する方法を説明します。

VLSMの基礎

VLSMの概念を完全に理解するためには、まずサブネットマスク、サブネット、スーパーネットという用語を理解する必要があります。

サブネットマスク

サブネットマスクは、コンピュータが同じネットワーク上にあるか別のネットワーク上にあるかを判断するために使用されます。 Ipv4サブネットマスクは、1(1)の後にゼロ(0)のブロックが続く32ビットシーケンスです。 1つはネットワークプレフィックスを指定し、末尾のゼロのブロックはホスト識別子を指定します。 これは、サブネットマスクに24個のものがあり、残りはゼロであることを意味します。

表1.0バイナリおよび小数形式のIPアドレスとサブネットマスク

サブネット

名前が示すように、サブネットは、単一の大規模なネットワークをサブネットと呼ばれる複数の小さなネットワークに分割するプロセスです。 サブネットの主な目的は、ネットワークの輻輳を緩和し、特にIpv4で利用可能な比較的小さなネットワークアドレス空間の利用効率を向上させることで

スーパーネット

スーパーネットはサブネットの正反対であり、複数のネットワークがスーパーネットと呼ばれる単一の大きなネットワークに結合されています。 Supernettingは、個別にではなく、一つの広告に多くのルートを広告することにより、可能な限り最も効率的な方法でルートの更新を提供します。

スーパーネットの主な目的は、ルートを照合する際の処理オーバーヘッドを最小限に抑えるために、ネットワークルーティングの決定を簡素化または要約し、ルーテ ルーティングテーブルは、すべての既知のネットワークの要約です。 ルータはルーティングテーブルを共有して、新しいパスを見つけ、宛先に最適なパスを見つけます。 スーパーネットを使用しないと、ルータはルーティングテーブルからのすべてのルートをそのまま共有します。 Supernettingを使用すると、共有する前にそれらを要約し、ルーティング更新のサイズを大幅に削減します。

ネットワークのIPアドレスをサブネットするには、固定長サブネットマスク(FLSM)と可変長サブネットマスク(VLSM)の二つのアプローチがある。 FLSMサブネットでは、すべてのサブネットのサイズが同じで、ホスト識別子の数が同じです。 各サブネットに同じサブネットマスクを使用し、すべてのサブネットに同じ数のアドレスが含まれています。 必要以上に多くのIPアドレスを使用するため、最も無駄になる傾向があります。

VLSMは、すべてのサブネットマスクが可変サイズを持つことを可能にするサブネット設計戦略です。 VLSMサブネットでは、ネットワーク管理者はIPアドレス空間を異なるサイズのサブネットに分割し、ネットワーク上の個々のニーズに応じて割り当てることが このタイプのサブネットは、特定のIPアドレス範囲をより効率的に使用します。 VLSMは、すべてのネットワークが今日どのように設計されているかのデファクトスタンダードです。 以下の表2.0は、FLSMサブネットとVLSMサブネットの違いの概要です。 VLSMは、Open Shortest Path First（OSPF）、Enhanced Interior Gateway Router Protocol（EIGRP）、Border Gateway Protocol（BGP）、Routing Information Protocol（RIP）バージョン2および3、およびIntermediate System-to-Intermediate System（IS-IS）のプロトコルでサポートされています。 これらのプロトコルのいずれかを使用してvlsm用にルータを設定する必要があります。

表2.0FLSMとVLSMサブネットの違い

次に、このシナリオを想像してみてください。Johnは六つの部門を持つ新しい会社のネットワーク管理者として雇われたばかりです。 彼は六つの別々のサブネットを作成することが期待されています。 彼はこの目的のためにクラスA10.0.0.0プライベートネットワークアドレスを与えられました; そして、すべての兆候から、彼は明らかに多くのIPアドレススペースを持っており、IPアドレスが不足していると想像することさえできません。 このため、JohnはなぜVLSMの設計プロセスを気にする必要があるのか疑問に思っていました。 彼はVLSMまたはFLSMネットワーク設計を使用する必要がありますか？ まあ、答えは簡単です。 ネットワークの特定の領域への有効なアドレスの連続したブロックを作成することにより、彼は簡単にネットワークを要約し、最小限にルーティングプロ 建物間に1つの要約ルートを送信して同じ結果を達成できるのに、なぜ誰もが建物間のいくつかのネットワークを宣伝したいのですか？

また、パブリックネットワークIPアドレス空間の無駄は、技術的および経済的な両方の影響を持っています。 技術的な面では、それはその枯渇を加速し、経済的な面では、公共ネットワークのIPアドレスが高価であるため、それはたくさんのお金がかかります。 したがって、VLSMの導入により、より小さなブロックのIPアドレス割り当てが可能になりました。

VLSMサブネットの実装

このセクションでは、実用的なVLSM問題を解決しようとすることから始めます。 さて、あなたが最近Braxton Investment Limitedのネットワークエンジニアとして雇われたと想像してください。 VLSM技術を使用して、IP範囲が192.168.4.0/24の会社のIP計画を設計します。 同社のネットワークは、以下の図2.0に示すように、LAN A、LAN B、およびLAN Cの三つのローカルエリアネットワークで構成されています。 これら3つのLanは、リンクAB、リンクBC、およびリンクACの3つのシリアルリンクで接続されています。

VLSMの問題を解決する最も簡単な方法の一つは、以下の表3.0に示すようなサブネットチャートを使用することです。 このグラフを使用して上記の問題に対処します

表3.0VLSMサブネット化チャート

図からわかるように、LAN A、LAN B、LAN C、およびリンクA、リンクB、およびリンクCの六つのネットワークがあります。 このように，ＶＬＳＭサブネット法を用いて，規定されたサイズに従って六つのネットワークのそれぞれのＩＰ計画を設計することが課題である。 問題を解決するには5つのステップが必要です：

ステップ1：下の表4.0に示すように、ネットワークを最大から最小に配置します:

表4.0ホスト数に応じて配置されたLAN

ステップ2:最大ネットワーク(LAN A)のVLSMサブネット化を実装

最大ネットワークLAN Aには60ホストが必要です。 以下のサブネットチャートのホストセクション（行）から、必要な60ホストに最も近いのは64であり、これは4つのサブネットと新しいCIDR値/26に対応します（列は太字で表示されています）。 この関連情報から、ネットワークID、CIDR表記のサブネットマスク、使用可能、影響を受けるローカルエリアネットワークの名前を含む新しいテーブルを構築します。 最初のホストidはネットワークID用に予約されており、最後のホストIDはブロードキャストID用に予約されているため、この特定のケースでは各サブネット

IPの範囲が与えられた場合、: 192.168.4.0/24

表5.0LAN Aのip計画(60ホスト)

次に、各サブネットのネットワークIDをリストします。 第四オクテットのみが変更されることに注意してください; 最初の三つのオクテットは同じままです:

• 192.168.4.0
• 2番目のネットワークIDは192.168.4.64
• 3番目のネットワークIDは192.168.4.128
• 4番目のネットワークIDは192.168.4.128
• 4番目のネットワークIDは192.168.4.128
• 4番目のネットワークIDは192.168.4.128
• 4番目のネットワークIDは192.168.4.64

192.168.4.192

最初のネットワークIDは常に元のものです。 次のネットワークIDは、前のネットワークIDに64を追加することによって取得されます。 これらのサブネットはすべてサイズが同じであるため、LAN Aに割り当てることができますが、簡単にするために、最初のサブネット（192.168.4。残りの3つの利用可能なサブネットは、未割り当てとしてマークされ、将来の使用のために予約されることができます。 最大のLAN–LAN BのIP計画を設計するタスクを完了しました。

ステップ3：2番目に大きいネットワーク（LAN B）のVLSMサブネットを実装する

2番目に大きいネッ 私たちのサブネットチャート上の29ホストとLAN Bを満たすことができるホストの最小数は32です。 これは8つのサブネットと/27の新しいCIDR値に対応します（列は太字です）。

ここで、表5の最初の割り当てられていないラージサブネットを選択します。上記の0と二つの小さなサブネットに細分化します。 これにより、192.168.4.64と192.168.4.96が下の表6.0で緑色でマークされています。 最初のネットワークIDは常に元のものです。 次のネットワークIDは、前のネットワークIDに32を追加することによって取得されます。 次に、192.168.4.64をLAN Bに割り当て、2番目の1つ（192.168.4.96）を未割り当ておよび将来の使用のために予約済みとしてマークできます。 LAN AのIP計画の設計が完了しました。

表6.0LAN BのIP計画(29ホスト)

ステップ4:LAN CのVLSMサブネットの実装

このステップは、上記のプロセスを繰り返します。 私たちのサブネットチャート上の14のホストとLAN Cを満たすことができるホストの最小数は16です。 これは、16個のサブネットと/28の新しいCIDR値に対応します（列は太字です）。

ここで、表6の最初の割り当てられていないサブネットを選択します。上記の0と二つの小さなサブネットに細分化します。 これにより、以下の表7.0に192.168.4.96と192.168.4.112が得られます。 最初のネットワークIDは常に元のものです。 次のネットワークIDは、前のネットワークIDに16を追加することによって取得されます。 次に、192.168.4.96をLAN Cに割り当て、2番目の1つ（192.168.4.112）を未割り当ておよび将来の使用のために予約済みとしてマークします。 LAN CのIP計画の設計が完了しました。

表7.0LAN cのIP計画14ホスト

ステップ5:リンクA、B、およびCのVLSMサブネットの実装

最後のステップは、シリアルリンクA、B、およびCに3つの小 したがって，サブネット化チャート上の二つのホストとそれぞれリンクできるホストの最小数は四つである。 これは、64個のサブネットと、サブネットチャートの新しいCIDR値/30に対応します（列は太字です）。

ここで、上記の表7.0で割り当てられていないサブネットを選択し、三つのシリアルリンクのサブネットに対応するために四つの小さなサブネット これにより、以下の表8.0に示すように、4つの一意のIpが得られます。

表8.0リンクA、B、およびCのIPプラン（各2ホスト）

ここでもパターンがあります：最初のネットワークIDは常に元のものです。 次のネットワークIDは、前のネットワークIDに四つを追加することによって取得されます。 次に、最初の3つのIpをそれぞれリンクA、B、およびCに割り当て、最後のIp（192.168.4.124）を未割り当ておよび将来の使用のために予約済みとしてマークしま 私たちは、リンクA、B、C、そして実際にはネットワーク全体のIP計画の設計を完了しました。 以下の表は、Braxton Investment Limitedの完全なIPプランです。

表9.0Braxton Investment limited

のIP計画VLSMは、現代のネットワーク設計において重要な技術です。 スケーラブルで効率的なネットワークを設計して実装したい場合は、VLSMサブネットの技術を完全に習得する必要があります。 Ipv4におけるVLSMサブネットの重要な目的の一つは、利用可能なスペースの利用効率を向上させることです。 これは、過去30年間でそれを続けるために管理しています。 しかし、2019年11月25日、RIPE Network Coordination Centreは最終的な/22Ipv4アドレス割り当てを行い、正式にIpv4アドレスが不足していると発表しました。 32ビットIpv4ネットワークアドレス空間の最終的な枯渇に対する長期的な解決策は、64ビットIpv6プロトコルです。

VLSMサブネットに関するよくある質問