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🎓 レベル：基礎　|　重要度：A（必須・CCNA最重要） 📎 前提：IPアドレスの基礎（IPv4）

要点（BLUF）

• サブネット化は、1つのネットワークを必要な分だけ小さく分割し、アドレスを無駄なく割り当てる技術です。CCNA最頻出スキル。
• プレフィックスを1ビット伸ばすごとにサブネット数は2倍、ホスト数は約半分になります。ホスト数は 2^(32-prefix) - 2（ネットワークアドレスとブロードキャストの2つを除く）。
• 必要ホスト数に応じてマスク長を変えるVLSMで、アドレスを最適に配ります。

サブネット化の基本：マスクを伸ばす

/24 のネットワーク（ホスト254台）を、もっと小さく区切りたいとします。マスクを /26 まで2ビット伸ばすと、2^2 = 4 個のサブネットに分かれ、各サブネットのホストは 2^(32-26) - 2 = 62 台になります。

/30 はホスト2台ちょうどで、ルータ間のポイントツーポイントリンクに多用します。

ネットワーク/ブロードキャスト/ホスト範囲の求め方

各サブネットには3種のアドレスがあります。

• ネットワークアドレス：ホスト部が全0（そのサブネットの名前。端末には割り当てない）。
• ブロードキャストアドレス：ホスト部が全1（サブネット内全員宛て）。
• 利用可能ホスト：その間の値。

Pythonの ipaddress で 192.168.1.0/24 を4つの /26 に分割し、各範囲を出します（言語明示）。

import ipaddress
net = ipaddress.ip_network("192.168.1.0/24")
for sub in net.subnets(new_prefix=26):
    hosts = list(sub.hosts())
    print(f"{sub}  network={sub.network_address}  "
          f"broadcast={sub.broadcast_address}  "
          f"range={hosts[0]}-{hosts[-1]}  usable={sub.num_addresses - 2}")

実行結果：

192.168.1.0/26  network=192.168.1.0  broadcast=192.168.1.63  range=192.168.1.1-192.168.1.62  usable=62
192.168.1.64/26  network=192.168.1.64  broadcast=192.168.1.127  range=192.168.1.65-192.168.1.126  usable=62
192.168.1.128/26  network=192.168.1.128  broadcast=192.168.1.191  range=192.168.1.129-192.168.1.190  usable=62
192.168.1.192/26  network=192.168.1.192  broadcast=192.168.1.255  range=192.168.1.193-192.168.1.254  usable=62

「ブロックサイズ64ごとに区切れる」という規則性（0, 64, 128, 192）が、手計算でのサブネット境界の見つけ方そのものです。

あるIPがどのサブネットに属するか

/26 の世界で 192.168.1.200 はどのサブネットか。マスクを掛けてネットワークアドレスを求めます。

import ipaddress
iface = ipaddress.ip_interface("192.168.1.200/26")
print("address     :", iface.ip)
print("network     :", iface.network.network_address)
print("broadcast   :", iface.network.broadcast_address)
print("is this the network/broadcast?:",
      iface.ip in (iface.network.network_address, iface.network.broadcast_address))

実行結果：

address     : 192.168.1.200
network     : 192.168.1.192
broadcast   : 192.168.1.255
is this the network/broadcast?: False

200 は 192/26（192〜255）のサブネットに属し、端末用として使えるアドレスです。

VLSM：必要数から設計する

1つの /24 を、部署ごとに必要ホスト数が違うまま割るのがVLSM（可変長サブネットマスク）。大きい要求から先に切るのがコツです。

要件：営業100台 / 開発50台 / 管理25台 / ルータ間リンク2台。

import ipaddress
base = ipaddress.ip_network("192.168.1.0/24")
needs = [("Sales", 100), ("Dev", 50), ("Admin", 25), ("P2P", 2)]
next_addr = int(base.network_address)
for name, n in needs:
    bits = 1
    while (2 ** bits) - 2 < n:   # 必要ホスト数を満たす最小のブロックビット
        bits += 1
    prefix = 32 - bits
    block = 2 ** bits
    if next_addr % block != 0:   # ブロック境界へ整列
        next_addr += block - (next_addr % block)
    sub = ipaddress.ip_network((next_addr, prefix))
    print(f"{name:6} -> {sub}  usable={block - 2}")
    next_addr += block

実行結果：

Sales  -> 192.168.1.0/25  usable=126
Dev    -> 192.168.1.128/26  usable=62
Admin  -> 192.168.1.192/27  usable=30
P2P    -> 192.168.1.224/30  usable=2

100台には /25（126）、50台には /26（62）、25台には /27（30）、2台には /30 がそれぞれ最小で足り、重ならずに収まりました。大きい要求から順に、ちょうど足りるブロックを割る——これがVLSM設計の型です。

なぜサブネット化するのか（設計の直観）

平坦に /24 を1つ配ると、(1) ブロードキャストが254台に届いて非効率、(2) 部署間にセキュリティ境界がない、(3) 余ったアドレスが死蔵される。サブネット化はブロードキャスト範囲・障害範囲・セキュリティ境界を必要サイズに整え、アドレスを節約します。IPv4の希少性が、この最適化を必須にしました。

⚠️ よくある誤解

• 「ホスト数は 2^(32-prefix)」ではない。必ず**-2**（ネットワークとブロードキャスト）。ただし /31 はP2P専用に2台使える例外（RFC 3021）、/32 は単一ホスト。
• 「VLSMは小さい要求から割る」ではない。大きい要求から割らないと、後で大きいブロックが連続して取れず断片化します。
• 「マスクはどこで区切ってもよい」ではない。マスクは先頭から連続する1でなければならず、255.255.0.255 のような飛び地は不正です。

対応 lab

• [[networking-study/labs/03-02_subnetting.py]] — /26分割・所属判定・VLSM設計の実証

関連

• 前：[[03-01_IPアドレスの基礎]]／次：[[03-03_ルーティングの基礎]]
• 経路の集約に直結：[[06-04_ルーティングの比較と再配布]]／設計演習：[[08-04_総合演習]]