クラスフルネットワーク
1982 年のインターネットのプロトタイプの地図。8 ビットの番号付きネットワーク (楕円) のみが示され、ルーター(長方形)によって相互接続されています。

クラスフルネットワークは、1981年から1993年にクラスレスドメイン間ルーティング（CIDR）が導入されるまでインターネットで使用されていた、現在は廃止されたネットワークアドレス指定アーキテクチャです。この方式では、インターネットプロトコルバージョン4 （IPv4）のIPアドレス空間を、先頭の4ビットに基づいて5つのアドレスクラスに分割します。クラスA、B、Cは、 3つの異なるネットワーク規模のネットワークにユニキャストアドレスを提供します。クラスDはマルチキャストネットワーク用であり、クラスEのアドレス範囲は将来または実験的な目的のために予約されています。

クラスフル ネットワークの概念は廃止されて以来、一部のネットワーク ソフトウェアおよびハードウェア コンポーネントのデフォルト構成パラメータ、最も顕著な例としてはサブネット マスクのデフォルト構成など、限られた範囲でのみ実践的に残っています。

背景

当初のアドレス定義では、 32ビットのIPv4アドレスの上位8ビットは、ホストが接続される特定のネットワークを指定するネットワーク番号フィールドでした。残りの24ビットは、ローカルアドレス（レストフィールドとも呼ばれる）を指定し、そのネットワークに接続されたホストを一意に識別します。[ 1 ]この形式は、 ARPANET （ネットワーク番号10）などの大規模ネットワークが少数しか存在せず、ローカルエリアネットワーク（LAN）が広く普及する前は十分でした。このアーキテクチャの結果、アドレス空間は少数（254）の独立したネットワークしかサポートしていませんでした。

アドレスクラスが導入される前は、利用できるアドレスブロックは、後にクラスAネットワークとして知られるようになる大きなブロックのみでした。[ 2 ]その結果、インターネットの初期開発に関わった一部の組織は、非常に大きなアドレス空間の割り当て（16,777,216個のIPアドレス）を受け取りました。

アドレスクラスの導入

ネットワークの拡張には、既存のアドレス空間およびIPv4パケット構造との互換性を確保し、既存ネットワークの番号変更を回避する必要がありました。解決策は、ネットワーク番号フィールドの定義を拡張してビット数を増やすことでした。これにより、より多くのネットワークを指定できるようになり、各ネットワークのホスト数も減少する可能性があります。当時の既存のネットワーク番号はすべて64ビット未満であったため、ネットワーク番号フィールドの下位6ビットのみを使用していました。これにより、アドレスの最上位ビットを使用して、最初のクラスの既存のネットワーク番号を維持しながら、一連のアドレスクラスを導入することが可能になりました。

新しいアドレス指定アーキテクチャは、1981年にインターネットプロトコルの仕様の一部としてRFC  791で導入されました。 [ 3 ]アドレス空間は主に3つのアドレス形式（以降アドレスクラスと呼ばれる）に分割され、4番目の範囲は後で定義されるために予約されています。

クラス Aと呼ばれる最初のクラスには、最上位ビットがゼロであるすべてのアドレスが含まれます。このクラスのネットワーク番号は次の 7 ビットで指定されるため、ゼロネットワークと、すでに割り当てられている IP ネットワークを含め、合計 128 のネットワークを収容できます。クラス Bネットワークは、すべてのアドレスの最上位 2 ビットがそれぞれ 1 と 0 に設定されているネットワークです。これらのネットワークでは、ネットワーク アドレスはアドレスの次の 14 ビットで指定されるため、ネットワーク上のホストに番号を付けるには 16 ビットが残り、ネットワークあたり合計65,536のアドレスになります。クラス Cは、上位 3 ビットが 1、1、0 に設定され、次の 21 ビットがネットワークに番号を付けるために使用されるように定義され、各ネットワークに 256 のローカル アドレスが残ります。

先頭ビットシーケンス111は、その時点では未指定のアドレス指定モード（「拡張アドレス指定モードへのエスケープ」）を指定しており、[ 3 ]後にマルチキャストアドレス指定用のクラスD（1110 ）として細分化され、 1111ブロックは将来の使用のために予約済みとしてクラスEとして指定されました。 [ 4 ]

このアーキテクチャの変更により、インターネットのアドレス容量は拡大しましたが、IPアドレスの枯渇は防げませんでした。問題は、多くのサイトがクラスCネットワークが提供するよりも大きなアドレスブロックを必要とし、そのためクラスBブロックを割り当てられてしまったことです。そして、そのブロックはほとんどの場合、必要量をはるかに上回っていました。インターネットの急速な成長により、未割り当てのクラスBアドレスプール（2の14乗、約16,000個）は急速に枯渇していきました。1993年以降、この問題を解決するために、 クラスフルネットワークはクラスレスドメイン間ルーティング（CIDR）に置き換えられました[ 5 ] [ 6 ] 。

クラスフルアドレス定義

クラスフル ネットワーク アドレス指定では、次の表に示すように、32 ビットの IPv4 アドレス空間が 5 つのクラス (A ～ E) に分割されます。

クラス
クラス 先頭ビット アドレス空間 サブネットマスクネットワークの数 ネットワークあたりのアドレス数 アドレスの総数
CIDR表記アドレス範囲 ビットフィールドの長さ CIDR表記 ドット10進表記
始める 終わり ネットワークプレフィックス休憩所
クラスA 0 0.0.0.0 / 10.0.0.0127.255.255.255 [ a ]8ビット24ビット/ 8255.0.0.0128 (2 7 ) 16,777,216 (2 24 ) 2,147,483,648 (2 31 )
クラスB 10 128.0.0.0 / 2128.0.0.0191.255.255.25516ビット16ビット/ 16255.255.0.016,384 (2 14 ) 65,536 (2 16 ) 1,073,741,824 (2 30 )
クラスC 110 192.0.0.0 / 3192.0.0.0223.255.255.25524ビット8ビット/ 24255.255.255.02,097,152 (2 21 ) 256 (2 8 ) 536,870,912 (2 29 )
クラスD（マルチキャスト） 1110 224.0.0.0 / 4 [ 7 ]224.0.0.0239.255.255.255該当なし該当なし該当なし該当なし該当なし該当なし268,435,456 (2 28 )
Eクラス（予約） 1111 240.0.0.0 / 4240.0.0.0255.255.255.255 [ b ]該当なし該当なし該当なし該当なし該当なし該当なし268,435,456 (2 28 )
ビット単位の表現

次のビット単位の表現では、

  • n はネットワーク プレフィックスに使用されるビットを示します。
  • h は残りのフィールド、つまりホスト識別子に使用されるビットを示します。
  • x は、目的が指定されていないビットを示します。
クラスA 0. 0. 0. 0 = 00000000.00000000.00000000.00000000 127.255.255.255 = 01111111.11111111.11111111.11111111 0nnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH クラスB 128. 0. 0. 0 = 10000000.000000000.00000000.00000000 191.255.255.255 = 10111111.11111111.11111111.11111111 10nnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH クラスC 192. 0. 0. 0 = 11000000.000000000.00000000.00000000 223.255.255.255 = 11011111.11111111.11111111.11111111 110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH クラスD 224. 0. 0. 0 = 11100000.00000000.00000000.00000000 239.255.255.255 = 11101111.11111111.11111111.11111111 1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Eクラス 240. 0. 0. 0 = 11110000.00000000.00000000.00000000 255.255.255.255 = 11111111.11111111.11111111.11111111 1111xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

各ネットワーク内の特定のホストをアドレス指定するために使用できるアドレスの数は常に2 n − 2です。ここで、 nは残りのフィールドビット数であり、2 を減算することで、全ビットがゼロのホスト値をネットワークアドレスとして、全ビットが 1 のホスト値をブロードキャストアドレスとして使用することが可能になります。したがって、ホストフィールドに8ビットが使用可能なクラスCアドレスの場合、最大ホスト数は254です。

現在、サブネットマスクは明示的です。クラスフル方式では、アドレス自体にマスクが暗黙的に含まれていたため、これは必須ではありませんでした。ネットワークデバイスはIPアドレスの最初の数ビットを検査して、アドレスのクラス、ひいてはサブネットマスクを判別していました。

クラスA、B、Cの先頭と末尾の数字ブロックは、元々は特別なアドレス指定や将来の機能のために予約されていました。つまり、0.0.0.0 / 8と127.0.0.0 / 8は以前のクラスAで予約されています。128.0.0.0 / 16と191.255.0.0 / 16は以前のクラスBで予約されていましたが、現在は割り当て可能です。192.0.0.0 / 24と223.255.255.0 / 24は以前のクラスCで予約されています。127.0.0.0 / 8ネットワークはクラスAネットワークですが、ループバック用に指定されており、ネットワークに割り当てることはできません。[ 8 ]

クラスDはマルチキャスト用に予約されており、通常のユニキャストトラフィックには使用できません。クラスEは予約されており、パブリックインターネットでは使用できません。多くの古いルーターでは、いかなる状況でもクラスEの使用は許可されません。

参照

注記

  1. ^ 127.0.0.0から127.255.255.255はループバックアドレス用に予約されています。予約済みではありますが、クラス A アドレスグループの一部です。
  2. ^ 255.255.255.255は IPv4ブロードキャスト アドレスとして予約されています。

参考文献

  1. ^ J. Postel編 (1980年1月).インターネットプロトコル - DARPAインターネットプログラムプロトコル仕様. IETF . doi : 10.17487/RFC0760 . RFC 760. IEN 128.廃止。セクション3.1。RFC 791により廃止。IEN  123、111、80、54、44、41、28、26に代わる。RFC 777により更新。 
  2. ^ Clark, David D. (1978年6月).インターネットにおけるアドレス指定とルーティングに関する提案. IETF . IEN 46. 2014年1月8日閲覧。
  3. ^ a b J. Postel編 (1981年9月).インターネットプロトコル - DARPAインターネットプログラムプロトコル仕様. IETF . doi : 10.17487/RFC0791 . STD 5. RFC 791. IEN 128, 123, 111, 80, 54, 44, 41, 28, 26.インターネット標準5。RFC 760を  廃止。RFC 1349、2474、6864 により更新。​
  4. ^ SE Deering (1986年7月). IPマルチキャストのホスト拡張. ネットワークワーキンググループ. doi : 10.17487/RFC0988 . RFC 988 .廃止。RFC 1054 および1112 によって廃止されました。
  5. ^ Y. Rekhter; T. Li編 (1993年9月). CIDRを用いたIPアドレス割り当てアーキテクチャ. ネットワークワーキンググループ. doi : 10.17487/RFC1518 . RFC 1518 .歴史的。
  6. ^ V. Fuller; T. Li; J. Yu; K. Varadhan (1993年9月).クラスレス・インタードメイン・ルーティング（CIDR）：アドレス割り当ておよび集約戦略. ネットワークワーキンググループ. doi : 10.17487/RFC1519 . RFC 1519 .廃止。RFC 4632 により 廃止。RFC 1338 より廃止。
  7. ^ MULTICAST_IP_ADDR . General Electric Digital Solutions. CIMPLICITY 10.0.ネットワークプレフィックスまたはクラスレスドメイン間ルーティング（CIDR）表記では、IPマルチキャストアドレスは224.0.0.0/4のように要約されます。
  8. ^ M. Cotton; L. Vegoda (2010年1月).特殊用途IPv4アドレス. RFC 5735 . 
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