マスクネットワーク（MASK）の仕組みをわかりやすく図解！
ネットワークにおけるアドレス管理は、効率的な通信を実現するために不可欠です。その中でも、マスクネットワーク（MASK）は、IPアドレスをネットワーク部とホスト部へ分割し、ネットワークの規模や利用可能なホスト数を決定する上で重要な役割を果たします。本稿では、マスクネットワークの基本的な概念から、サブネット化、CIDR表記、そして可変長サブネットマスク（VLSM）まで、詳細に解説します。
1. マスクネットワークの基礎
IPアドレスは、ネットワークに接続された機器を識別するための番号です。IPv4アドレスは、32ビットで構成され、通常は「xxx.xxx.xxx.xxx」というドット付き10進数表記で表現されます。しかし、このIPアドレスだけでは、どの部分がネットワークを識別し、どの部分がホスト（機器）を識別するのかを判断できません。そこで、マスクネットワークが登場します。
マスクネットワークは、32ビットの数値であり、IPアドレスと同様にドット付き10進数表記で表現されます。マスクネットワークは、IPアドレスのネットワーク部を識別するために使用され、ネットワーク部に対応するビットは「1」、ホスト部に対応するビットは「0」で構成されます。例えば、255.255.255.0というマスクネットワークは、IPアドレスの最初の24ビットがネットワーク部、残りの8ビットがホスト部であることを示します。
1.1. AND演算によるネットワークアドレスの算出
IPアドレスとマスクネットワークを使用して、ネットワークアドレスを算出するには、論理積（AND）演算を使用します。AND演算は、対応するビットが両方とも「1」の場合にのみ「1」を返し、それ以外の場合は「0」を返します。IPアドレスとマスクネットワークに対してAND演算を行うことで、ネットワーク部のみが残り、ホスト部はすべて「0」になります。この結果がネットワークアドレスとなります。
例：
IPアドレス：192.168.1.10
マスクネットワーク：255.255.255.0
192.168.1.10 (11000000.10101000.00000001.00001010)
255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000)
AND演算結果：192.168.1.0 (11000000.10101000.00000001.00000000)
したがって、ネットワークアドレスは192.168.1.0となります。
2. サブネット化
ネットワークの規模が大きくなるにつれて、単一のネットワークアドレス空間では、効率的なアドレス管理やセキュリティの確保が難しくなります。そこで、サブネット化という技術が用いられます。サブネット化とは、既存のネットワークアドレス空間を、より小さな複数のネットワークに分割することです。
サブネット化を行うことで、ネットワークのトラフィックを分離し、セキュリティを向上させることができます。また、利用可能なIPアドレスの数を増やすことも可能です。サブネット化は、マスクネットワークのホスト部を借りてネットワーク部を拡張することで実現されます。
2.1. サブネットマスクの決定
サブネット化を行う際には、適切なサブネットマスクを決定する必要があります。サブネットマスクは、ネットワーク部とホスト部のビット数を決定し、サブネットの規模や利用可能なホスト数を決定します。サブネットマスクの決定には、以下の要素を考慮する必要があります。
- 必要なサブネット数
- 各サブネットに割り当てるホスト数
例えば、8つのサブネットが必要で、各サブネットに25個のホストを割り当てたい場合、3ビットをホスト部に割り当てる必要があります（23 = 8）。したがって、サブネットマスクは、255.255.255.224 (11111111.11111111.11111111.11100000)となります。
3. CIDR表記
CIDR（Classless Inter-Domain Routing）表記は、ネットワークアドレスとマスクネットワークを簡潔に表現する方法です。CIDR表記では、IPアドレスの後にスラッシュ（/）を付け、マスクネットワークのネットワーク部のビット数を記述します。例えば、192.168.1.0/24は、192.168.1.0というネットワークアドレスで、マスクネットワークが255.255.255.0であることを示します。
CIDR表記は、サブネット化されたネットワークアドレスを表現する際に非常に便利です。また、ルーティングテーブルのサイズを削減し、ルーティングの効率を向上させる効果もあります。
4. 可変長サブネットマスク（VLSM）
VLSM（Variable Length Subnet Mask）は、異なるサブネットに異なるサブネットマスクを適用する技術です。VLSMを使用することで、IPアドレスの利用効率を最大化することができます。例えば、大規模なネットワークの一部に、少数のホストしか必要ない場合、そのサブネットには、より小さなサブネットマスクを適用することができます。
VLSMは、複雑なネットワーク設計において非常に有効な技術ですが、設定や管理が複雑になるというデメリットもあります。VLSMを適切に利用するには、ネットワークの要件を十分に理解し、慎重な計画を立てる必要があります。
4.1. VLSMの適用例
ある組織が、以下の要件を満たすネットワークを設計する必要があるとします。
- 192.168.0.0/16のネットワークアドレス空間を使用する
- 1000個のホストを収容する
- 以下のサブネットが必要
- サブネットA：500個のホスト
- サブネットB：250個のホスト
- サブネットC：128個のホスト
- サブネットD：64個のホスト
- サブネットE：32個のホスト
この場合、VLSMを使用することで、IPアドレスの利用効率を最大化することができます。各サブネットに適切なサブネットマスクを適用することで、必要なホスト数を収容し、未使用のIPアドレスを最小限に抑えることができます。
5. マスクネットワークの確認方法
ネットワーク設定を確認する際には、マスクネットワークが正しく設定されていることを確認することが重要です。マスクネットワークの設定が誤っていると、ネットワーク通信が正常に行われない可能性があります。マスクネットワークの確認方法は、オペレーティングシステムやネットワーク機器によって異なりますが、一般的には、以下の方法で確認することができます。
- Windows：コマンドプロンプトで「ipconfig」コマンドを実行する
- Linux/macOS：ターミナルで「ifconfig」または「ip addr」コマンドを実行する
- ネットワーク機器：管理画面にログインし、ネットワーク設定を確認する
まとめ
本稿では、マスクネットワークの基本的な概念から、サブネット化、CIDR表記、そしてVLSMまで、詳細に解説しました。マスクネットワークは、IPアドレスを効率的に管理し、ネットワークの規模や利用可能なホスト数を決定する上で不可欠な技術です。ネットワークエンジニアやシステム管理者にとって、マスクネットワークの仕組みを理解することは、ネットワークの設計、構築、運用において非常に重要です。今後、ネットワーク技術はますます複雑化していくと考えられますが、マスクネットワークの基本的な概念は、常に重要な役割を果たし続けるでしょう。
