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サブネット、またはサブネットワークは、 IP ネットワークの論理的な分割です。[ 1 ] : 1,16ネットワークを 2 つ以上のネットワークに分割する行為は、サブネット化と呼ばれます。
同じサブネットに属するコンピュータは、IPアドレスの最上位ビット群が同一であることによってアドレス指定されます。これにより、IPアドレスは論理的に2つのフィールドに分割されます。1つはネットワーク番号（ルーティングプレフィックス）、もう1つは残りのフィールド（ホスト識別子）です。残りのフィールドは、特定のホストまたはネットワークインターフェイスを識別するものです。
ルーティングプレフィックスは、クラスレスドメイン間ルーティング(CIDR) 表記で記述されたネットワークの最初のアドレスにスラッシュ文字 ( / ) を続けて、プレフィックスのビット長で終わる形で表現できます。たとえば、198.51.100.0 / 24 は、指定されたアドレスから始まるインターネット プロトコル バージョン 4ネットワークのプレフィックスで、ネットワーク プレフィックスに 24 ビットが割り当てられ、残りの 8 ビットはホスト アドレス指定用に予約されています。198.51.100.0から198.51.100.255の範囲のアドレスはこのネットワークに属し、198.51.100.255はサブネットブロードキャスト アドレスです。IPv6アドレス仕様2001 :db8:: / 32は、32 ビットのルーティング プレフィックスを持つ2 96アドレスの大きなアドレス ブロックです。
IPv4 の場合、ネットワークはサブネット マスクまたはネットマスクによっても特徴付けられます。これは、ネットワーク内の任意の IP アドレスにビットごとの AND演算を適用したときにルーティング プレフィックスを生成するビット マスクです。サブネット マスクも、IP アドレスと同様にドット 10 進表記で表されます。たとえば、プレフィックス198.51.100.0 / 24 のサブネット マスクは255.255.255.0になります。
送信元アドレスと宛先アドレスのルーティングプレフィックスが異なる場合、ルーターを介してサブネット間でトラフィックが交換されます。ルーターは、サブネット間の論理的または物理的な境界として機能します。
既存ネットワークをサブネット化するメリットは、展開シナリオによって異なります。インターネットのアドレス割り当てアーキテクチャ（CIDRを使用）や大規模組織では、アドレス空間の効率的な割り当てが不可欠です。また、サブネット化はルーティング効率の向上や、大規模組織内でサブネットが複数のエンティティによって管理されている場合のネットワーク管理上の利点にもつながります。サブネットは階層的なアーキテクチャで論理的に配置でき、組織のネットワークアドレス空間をツリー状のルーティング構造やメッシュなどの構造に分割できます。
IPネットワークに参加するコンピュータは、少なくとも1つのネットワークアドレスを持ちます。通常、このアドレスは各デバイス固有のものであり、ネットワークサービスによるDHCP（動的ホスト構成プロトコル）による自動設定、管理者による手動設定、またはオペレーティングシステムによるステートレスアドレス自動構成によって自動的に設定されます。
アドレスは、宛先ルーティングにおいてホストを識別し、ネットワーク上でその位置を特定する機能を果たします。最も一般的なネットワークアドレス指定アーキテクチャはインターネットプロトコルバージョン4（IPv4）ですが、その後継であるIPv6は2006年頃から普及が進んでいます。IPv4アドレスは32ビットで構成され、IPv6アドレスは128ビットで構成されます。どちらのアーキテクチャでも、IPアドレスはネットワークプレフィックスとホスト識別子の2つの論理部分に分かれています。サブネット上のすべてのホストは同じネットワークプレフィックスを持ちます。このプレフィックスはアドレスの最上位ビットを占めます。ネットワーク内でプレフィックスに割り当てられるビット数は、ネットワークアーキテクチャによってサブネットごとに異なる場合があります。ホスト識別子は一意のローカル識別子であり、ローカルネットワーク上のホスト番号またはインターフェース識別子のいずれかです。
このアドレス指定構造により、IPパケットは、送信元ホストと宛先ホストのネットワークプレフィックスが異なる場合は、ルーターと呼ばれる専用ゲートウェイコンピュータを介して複数のネットワークに選択的にルーティングされ、宛先ホストに送信されます。また、同じ場合は、ローカルネットワーク上のターゲットホストに直接送信されます。ルーターは、サブネット間の論理的または物理的な境界を構成し、サブネット間のトラフィックを管理します。各サブネットには指定されたデフォルトルーターが配置されますが、内部的にはネットワークスイッチで相互接続された複数の物理イーサネットセグメントで構成される場合があります。
アドレスのルーティングプレフィックスはサブネットマスクによって識別され、IPアドレスと同じ形式で記述されます。たとえば、IPv4アドレスの最上位24ビットで構成されるルーティングプレフィックスのサブネットマスクは、255.255.255.0と記述されます。
ネットワークプレフィックスの仕様の最新の標準形式は、IPv4 と IPv6 の両方で使用される CIDR 表記です。プレフィックスのビット数を数え、その数をスラッシュ(/) 文字区切り文字の後にアドレスに追加します。この表記は、クラスレス ドメイン間ルーティング(CIDR)で導入されました。 [ 2 ] IPv6 では、これがネットワークまたはルーティングプレフィックスを示す唯一の標準ベースの形式です。
例えば、サブネットマスクが255.255.255.0の IPv4 ネットワーク192.0.2.0は192.0.2.0 / 24と表記され、IPv6 表記2001:db8:: / 32はアドレス2001:db8::とその上位 32 ビットからなるネットワークプレフィックスを表します。
IPv4のクラスフルネットワークでは、CIDRが導入される以前は、IPアドレスの最上位ビット列に基づいてネットワークプレフィックスを直接取得することができました。これにより、アドレスのクラス（A、B、C）が決定され、したがってサブネットマスクも決定されました。しかし、CIDRの導入以降、ネットワークインターフェースにIPアドレスを割り当てるには、アドレスとサブネットマスクの2つのパラメータが必要になりました。
IPv4 の送信元アドレス、それに関連付けられたサブネット マスク、および宛先アドレスが与えられると、ルータは宛先がローカルに接続されたネットワーク上にあるか、リモート ネットワーク上にあるかを判断できます。宛先のサブネット マスクは必要なく、通常ルータにはわかりません。[ 3 ]ただし、IPv6 の場合、オン リンクの決定は詳細が異なり、近隣探索プロトコル(NDP) が必要です。[ 4 ] [ 5 ]インターフェースへの IPv6 アドレスの割り当てには、リンク ローカルアドレスを除いて、一致するオン リンク プレフィックスの要件はなく、その逆も同様です。
ローカルに接続された各サブネットは、接続されている各ルータのルーティングテーブルに個別のエントリとして記録する必要があるため、サブネット化によってルーティングの複雑さが増します。しかし、ネットワークを慎重に設計することで、ツリー階層のブランチ内のより遠いサブネットの集合へのルートをスーパーネットワークに集約し、単一のルートで表現することが可能です。
IPv4サブネットマスクは32ビットで構成され、1（1 ）の連続に続いて0（ 0 ）のブロックが続きます。1はネットワークプレフィックスに使用されるアドレスのビットを示し、末尾の0のブロックはその部分がホスト識別子であることを示します。
次の例は、アドレス（192.0.2.130）とその関連付けられたサブネットマスク（255.255.255.0）から、ネットワークプレフィックスとホスト識別子を分離する方法を示しています。この操作は、バイナリアドレス形式を使用した表で視覚化されています。
IPアドレスとサブネットマスクのビットごとのAND演算の結果は、ネットワークプレフィックス192.0.2.0です。ホスト部分である130は、アドレスとサブネットマスクの1の補数のビットごとのAND演算によって得られます。
サブネット化とは、ホスト部分の上位ビットの一部をネットワークプレフィックスの一部として指定し、サブネットマスクを適切に調整するプロセスです。これにより、ネットワークはより小さなサブネットに分割されます。次の図は、上記の例を修正し、ホスト部分から2ビットをネットワークプレフィックスに移動することで、それぞれが以前のサイズの4分の1となる4つの小さなサブネットを形成しています。
IPv4 は、特別なアドレス機能の認識を容易にするために、特別に指定されたアドレス形式を使用します。より大きなネットワークをサブネット化することによって得られる最初と最後のサブネットは、従来から特別な指定を受けており、初期の頃は特別な使用上の意味がありました。[ 6 ]さらに、IPv4 は、リンク上のすべてのホストへのブロードキャスト送信に、すべて 1 のホスト アドレス、つまりネットワーク内の最後のアドレスを使用します。
より大きなネットワークをサブネット化して得られる最初のサブネットは、サブネットビットグループ内のすべてのビットがゼロに設定されている。そのため、サブネットゼロと呼ばれる。[ 7 ]より大きなネットワークをサブネット化して得られる最後のサブネットは、サブネットビットグループ内のすべてのビットが1に設定されている。そのため、オールワンサブネットと呼ばれる。[ 8 ]
IETF は当初、これら 2 つのサブネットの実運用での使用を推奨していませんでした。プレフィックス長が利用できない場合、より大きなネットワークと最初のサブネットが同じアドレスを持つため、混乱を招く可能性があります。最後のサブネットの末尾のブロードキャスト アドレスでも同様の混乱が発生する可能性があります。そのため、パブリック インターネットではすべてゼロとすべて 1 で構成されるサブネット値を予約することが推奨され、[ 9 ]各サブネット化で使用可能なサブネットの数が 2 つ減少しました。この非効率性は解消され、この慣行は 1995 年に廃止されたと宣言され、レガシー機器を扱う場合にのみ関連性があります。[ 10 ]
CIDRを使用するシステムでは、すべてゼロのホスト値とすべて1のホスト値は、それぞれサブネットのネットワークアドレスとそのブロードキャストアドレス用に予約されていますが、分割されたネットワークではすべてのサブネットが利用可能です。たとえば、/ 24ネットワークは、16個の使用可能な/ 28ネットワークに分割できます。各ブロードキャストアドレス（*.15、*.31、…、*.255）は、各サブネットのホスト数のみを減らします。
利用可能なサブネットの数とネットワーク内のホスト数は簡単に計算できます。例えば、192.168.5.0 / 24ネットワークは、次の 4 つの/ 26サブネットに分割できます。強調表示された 2 つのアドレスビットは、このプロセスでネットワーク番号の一部になります。
サブネットビットの後の残りのビットは、サブネット内のホストのアドレス指定に使用されます。上記の例では、サブネットマスクは 26 ビットで構成され、255.255.255.192 となり、ホスト識別子用に 6 ビットが残ります。これにより、62 通りのホストの組み合わせ (2 6 −2) が可能になります。
一般に、サブネット上で利用可能なホストの数は 2 h −2 であり、hはアドレスのホスト部分に使用されるビット数です。利用可能なサブネットの数は 2 nであり、nはアドレスのネットワーク部分に使用されるビット数です。
31ビットサブネットマスクの場合、この規則には例外があり、[ 11 ]ホスト識別子は2つの許可されたアドレスに対して1ビット長のみとなります。このようなネットワーク（通常はポイントツーポイントリンク）では、2つのホスト（エンドポイント）のみが接続可能であり、ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの指定は不要です。
IPv6アドレス空間の設計は、IPv4とは大きく異なります。IPv4におけるサブネット化の主な目的は、特に企業にとって比較的限られたアドレス空間の利用効率を向上させることです。一方、IPv6では、エンドユーザーにとっても利用可能なアドレス空間が非常に大きいため、そのような制約は存在しません。
IPv4と同様に、IPv6におけるサブネット化は、可変長サブネットマスク（VLSM）とクラスレスドメイン間ルーティング（ CIR）の概念に基づいています。これは、グローバルな割り当て空間間、および顧客ネットワーク内におけるサブネットとインターネット全体との間のトラフィックをルーティングするために使用されます。
準拠した IPv6 サブネットは、常にホスト識別子に 64 ビットのアドレスを使用します。[ 12 ]アドレスサイズが 128 ビットであるため、ルーティングプレフィックスは /64 になります。より小さなサブネットを使用することは技術的には可能ですが、[ 13 ]ステートレス アドレス自動構成には 64 ビットが必要なため、イーサネット技術に基づくローカル エリア ネットワークでは実用的ではありません。[ 14 ]インターネット技術タスク フォースは、ホストが 2 つしかないポイント ツー ポイント リンクには/ 127サブネットの使用を推奨しています。 [ 15 ] [ 16 ]
IPv6 はブロードキャスト トラフィックやネットワーク番号に特別なアドレス形式を実装しないため、[ 17 ]サブネット内のすべてのアドレスがホスト アドレス指定に使用できます。すべてゼロのアドレスはサブネット ルータ エニーキャストアドレスとして予約されています。[ 18 ]サブネット ルータ エニーキャスト アドレスはサブネット内で最も低いアドレスであるため、「ネットワーク アドレス」のように見えます。ルータが同じリンク上に複数のサブネットを持っている場合、そのリンク上に複数のサブネット ルータ エニーキャスト アドレスを持ちます。[ 19 ]ネットワークまたはサブネットの最初と最後のアドレスは、個々のホストに割り当てることはできません。
以前は、IPv6 顧客サイトに推奨される割り当ては、48 ビット ( / 48 ) プレフィックスを持つアドレス空間でした。[ 20 ]しかし、この推奨事項は、例えば 56 ビット プレフィックスを使用するなど、より小さなブロックを推奨するように改訂されました。[ 21 ]住宅顧客ネットワークのもう 1 つの一般的な割り当てサイズは、64 ビット プレフィックスです。
従来、サブネット ゼロとすべて 1 のサブネットはアドレス指定に使用しないことが強く推奨されていました。[...] 現在では、サブネット ゼロとすべて 1 のサブネットの使用は一般的に受け入れられており、ほとんどのベンダーがその使用をサポートしています。
最初の[...]サブネット[...]は、サブネットゼロとして知られています。
[...]最後のサブネット[...]、オールワンサブネットとして知られる[...]
サブネット化されたネットワークでこれらの特殊アドレスの解釈を維持および拡張することは有用です。これは、サブネット フィールドのすべてのゼロとすべてのイチの値は、実際の (物理的な) サブネットに割り当てられるべきではないことを意味します。
定義可能なすべてのネットワークを利用できるようになります。（情報提供目的のRFC、カテゴリは「歴史的」に格下げ）
64 ビット長で、修正 EUI-64 フォーマットで構築する必要があります。（RFC 5952、RFC 6052、RFC 7136、RFC 7346、RFC 7371、RFC 8064により更新されました。）
[...] 実装は特定の定数を想定すべきではありません。むしろ、インターフェイス識別子の長さは任意であると想定すべきです。（RFC 7527により更新されました。）
インターフェイスの組み込み 48 ビット IEEE 802 アドレスから派生した EUI-64 識別子 [EUI64] に基づいています。[...] イーサネット インターフェイスのステートレス自動構成 [ACONF] に使用される IPv6 アドレスのプレフィックスは、64 ビットの長さでなければなりません。（RFC 6085、RFC 8064により更新。）
ルーター間ポイントツーポイントリンクでは、セキュリティなどの理由から、127 ビット IPv6 プレフィックスを使用すると便利です。
をヒストリック ステータスに移行し、「ルーター間リンクでの 127 ビット IPv6 プレフィックスの使用」(RFC 6164) に含まれる更新されたガイダンスを反映するものです。
すべてのゼロとすべての 1 がどのフィールドでも有効な値です。
インターフェース識別子がゼロに設定されたリンク上のインターフェースのユニキャスト アドレスと構文的に同じです。
すべての顧客は、65,000 サブネットを超える必要性を証明できない限り、1 つの /48 を取得します。[...] 消費者顧客が多い場合は、個人宅のサイトに /56 を割り当てることをお勧めします。
改訂しました。