2022-05-12

CIDR表記

CIDR表記とは

CIDR（Classless Inter-Domain Routing）表記は、IPアドレスとそれに関連するルーティングプレフィックスを表す方法です。IPアドレスの割り当てや管理において重要な役割を果たし、現代のネットワーキングにおいて欠かせない要素です。

インターネット初期の時代には、IPアドレスはクラス（クラスA、B、C）ごとに分配されていました。しかし、インターネットの成長に伴い、この方法は効率的ではなく、利用可能なアドレスが急速に枯渇してしまう問題が発生しました。この問題に対処するため、CIDRは1993年に導入されました。CIDRは、IPアドレスの割り当て効率を向上させ、高度なルーティング機能を容易にするための新しいIPアドレス方式です。

CIDRの「classless（クラスレス）」という用語は、IPアドレスが厳密にクラスに分割されないことを示しており（クラスフルネットワーク設計とは異なります）、IPアドレスのより柔軟な分配が可能です。CIDRはより適応性のあるシステムであり、組織のネットワークのサイズと構成のニーズをより正確に満たすことができます。これにより、無駄なIPアドレスを減らし、利用可能なアドレスの全体プールを保存することができます。

CIDR表記の形式

CIDR表記では、IPアドレスは4つのオクテットで表され、その後にスラッシュ（/）と10進数の数字が続きます。4つのオクテットのIPアドレスはネットワークアドレスを表し、スラッシュの後の数字はサブネットプレフィックスを示します。

サブネットプレフィックス、またはプレフィックス長は、IPアドレスのネットワーク部を表すために使用されるビット数を示します。このプレフィックスは、ネットワークとホスト部分を区別するために使用されるバイナリ数であるサブネットマスクに直接対応しています。プレフィックスの後のビットは、ネットワーク内のホストまたはデバイスを表すために使用されます。

この概念を説明するために例を考えます。CIDR表記192.168.0.0/24の場合、IPアドレスは192.168.0.0であり、サブネットプレフィックスは24です。これはIPアドレスの最初の24ビットがネットワーク識別に使用され、残りの8ビットがそのネットワーク内の特定のホストを識別するために使用されることを意味します。

CIDRとサブネットマスク

サブネットマスクはCIDR表記の重要な要素であり、IPネットワーキングにおいて重要な役割を果たしています。サブネットマスクは、IPアドレスをマスクする32ビットの数値であり、IPアドレスをネットワークアドレスとホストアドレスに分割します。単純に言えば、ネットワークのサイズとそのネットワーク内の可能なホストの数を特定するために使用されます。

バイナリ形式では、サブネットマスクは1の連続に続く0の連続で構成されます。1はIPアドレスのネットワーク部をカバーし、0はホスト部をカバーします。

CIDR表記192.168.1.0/24では、/24は10進数形式で表記されるサブネットマスク255.255.255.0と同等です。ここで、24はサブネットマスクの1の数を表し、IPアドレスの最初の24ビットがネットワーク部であることを示しています。残りの8ビット（合計32ビットから24ビットのネットワークビットを引いたもの）は、そのネットワーク内の異なるホストアドレスに使用されます。つまり、ネットワークはネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを含む $2^8$ （256）個の異なるアドレスを持つことができます。

CIDRとサブネットマスクは密接に関連しており、CIDR表記のスラッシュの後に続く数字がサブネットマスクを示しています。CIDR表記を使用することで、簡単にサブネットマスクを特定し、それによってネットワークの構造を理解することができます。

CIDR表記の例

以下にいくつかの例を示します。

CIDR表記	ネットワークアドレス	サブネットプレフィックス	サブネットマスク（10進数）
192.168.1.0/24	192.168.1.0	24	255.255.255.0
10.0.0.0/16	10.0.0.0	16	255.255.0.0
172.16.0.0/12	172.16.0.0	12	255.240.0.0

CIDR表記192.168.1.0/24では、IPアドレスのネットワーク部は最初の24ビットを使用し、8ビットがホストアドレスに割り当てられます。これにより、256（ $2^8$ ）個の一意のアドレスが利用可能です。
CIDR表記10.0.0.0/16では、IPアドレスのネットワーク部は最初の16ビットを使用し、16ビットがホストアドレスに割り当てられます。これにより、65,536（ $2^{16}$ ）個の一意のアドレスが利用可能です。
CIDR表記172.16.0.0/12では、IPアドレスのネットワーク部は最初の12ビットを使用し、20ビットがホストアドレスに割り当てられます。これにより、1,048,576（ $2^{20}$ ）個の一意のアドレスが利用可能です。

IPアドレス

インターネットプロトコル（IP）アドレスは、インターネットプロトコルを使用して通信するコンピューターネットワークに接続された各デバイスに割り当てられる一意の識別子です。現在使用されているIPアドレスにはIPv4とIPv6の2つのバージョンがあります。IPv4アドレスはもっとも一般的で、10進数形式で書かれ、4つのオクテットに分割され、ピリオドで区切られています（例：192.168.0.1）。一方、IPv6アドレスは16進数形式で書かれ、コロンで区切られています（例：2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334）。

CIDRとIPバージョン6（IPv6）

IPv6は最新のインターネットプロトコルのバージョンです。IPv4アドレスは32ビットであり、40億以上の一意のアドレスを可能にしますが、IPv6アドレスは128ビットの長さを持ちます。これにより、ほぼ無制限の数の一意のアドレスが使用できます。これは、インターネットに接続されたデバイスの急速な増加も考慮して、数十年にわたって十分な容量を提供します。

CIDR表記は、IPv4と同様にIPv6でも重要な役割を果たします。IPv4と同様に、IPv6のCIDR表記はIPアドレス、スラッシュ、およびプレフィックス長から構成されます。主な違いはアドレスとプレフィックス長の部分です。IPv6アドレスは16進数で表され、コロンで区切られます。プレフィックス長は最大で128になります。

CIDR表記のIPv6アドレスの例として、2001:0db8:85a3::/64を考えてみます。ここで、2001:0db8:85a3::がIPv6アドレスであり、64がプレフィックス長です。プレフィックス長が64であることは、アドレスの最初の64ビットがネットワーク部であり、残りの64ビットがネットワーク内の一意のホストを識別するために使用されることを示しています。

IPv4に比べてIPv6アドレスがはるかに大きいため、IPv6では潜在的なネットワークのサイズ（およびしたがってインターネットの規模）が大幅に拡大されます。