IP アドレスとサブネット — クラスフルから CIDR (RFC 4632) への移行、/24 の意味

RFC 791 (September 1981) で定義された IPv4 は、32 ビットのアドレス空間 (約 43 億個) を持ちます。当時はアドレスをネットワーク部とホスト部に分け、先頭ビットのパターンで 3 つのクラスに分類しました:

後に Class D (1110, マルチキャスト, 224.0.0.0〜239.x.x.x) と Class E (1111, 実験用, 240.0.0.0〜255.x.x.x) が追加されました。

この設計の問題は粒度の粗さです。500 台のホストを持つ組織は Class C (254 台) では足りず、Class B (65,534 台) を取得する必要がありました。65,000 個のアドレスのうち 500 個しか使われない — 99% 以上の無駄が発生していたのです。

アドレスの無駄を軽減するため、RFC 950 (August 1985) でサブネッティングが導入されました。ネットワーク内部をさらに細分化する仕組みです。

仕組みはシンプルなビット AND 演算です:

IP アドレス:    192.168.1.100  = 11000000.10101000.00000001.01100100
サブネットマスク: 255.255.255.0  = 11111111.11111111.11111111.00000000
AND 結果:       192.168.1.0    = 11000000.10101000.00000001.00000000
                                 ← ネットワーク部 (24bit) →← ホスト部 →

サブネットマスクの「1」の部分がネットワーク (+ サブネット) を、「0」の部分がホストを識別します。マスクを変えるだけで、同じ Class B ネットワークを 256 個の /24 に分割したり、4 個の /18 に分割したりできます。

ただし RFC 950 時代のサブネットは組織内部の話であり、インターネット全体のルーティングテーブルには影響しませんでした。組織は依然として Class A/B/C 単位でアドレスを取得する必要がありました。

インターネットの急速な商業化により、1990 年代初頭に Class B アドレスの枯渇が深刻化しました。Class B は 16,384 個しかなく、大学や企業がこぞって取得した結果、残りわずかとなりました。

問題は枯渇だけではありません。各組織に 1 つの Class B が割り当てられると、ルーティングテーブルに 1 エントリが追加されます。組織数が増えるにつれ、ルーティングテーブルが爆発的に膨張し、ルーターのメモリと処理能力を圧迫しました。

RFC 1519 (1993) はこの危機を次のように記述しています: 「Class B アドレス空間の枯渇は 1〜3 年以内に深刻化する」。2 つの問題 — アドレス枯渇とルーティングテーブル爆発 — を同時に解決する仕組みが求められました。

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) は RFC 1519 (September 1993) で提案され、後に RFC 4632 (August 2006, BCP 122) で現在の標準として再整理されました。

CIDR の核心は「クラスという概念を捨てる」ことです。アドレスの先頭ビットパターンに関係なく、任意のビット位置でネットワーク/ホストの境界を設定できます:

クラスフル:  Class C = 固定 /24
CIDR:       /20, /21, /22, /23, /24, /25, /26 ... 何でも OK

例: 203.0.113.0/20 → ネットワーク部 20 bit、ホスト部 12 bit
                    → 4,094 台のホスト (2^12 - 2)

これにより、500 台の組織には /23 (510 ホスト) を割り当て、2,000 台の組織には /21 (2,046 ホスト) を割り当てる、という柔軟な運用が可能になりました。

さらに CIDR はアドレスの集約 (aggregation) を可能にしました。連続する複数の /24 ブロックを 1 つの /20 としてまとめてルーティングテーブルに載せることで、テーブルサイズを劇的に削減できます。

CIDR 表記 /n のネットワークで使えるホスト数は:

使用可能ホスト数 = 2^(32 - n) - 2

「-2」はネットワークアドレス (ホスト部が全 0) とブロードキャストアドレス (ホスト部が全 1) を除外するためです。

/24 が「254 台」になるのは 2^(32-24) - 2 = 256 - 2 = 254 という計算です。旧 Class C と同じ範囲ですが、CIDR では /24 はあくまで「プレフィックス長 24」であり、Class C とは無関係です。

RFC 1918 (February 1996, BCP 5) は、インターネットに直接接続しない内部ネットワーク用に 3 つのアドレス範囲を予約しました:

これらのアドレスはインターネット上でルーティングされないため、世界中のあらゆる組織が重複して使えます。家庭のルーターが 192.168.1.1 を使い、隣の家も同じアドレスを使えるのは、RFC 1918 のおかげです。

プライベートアドレスは NAT (Network Address Translation) と組み合わせてインターネットに接続します。この仕組みが IPv4 アドレスの延命に大きく貢献しました。

2011 年 2 月 3 日、IANA (Internet Assigned Numbers Authority) は最後の 5 つの /8 ブロックを世界 5 つの地域インターネットレジストリ (RIR) に分配し、中央プールが正式に枯渇しました。

約 43 億個の IPv4 アドレスは 30 年で使い切られたことになります。しかし「枯渇」はインターネットが止まることを意味しません:

• RFC 1918 + NAT: 家庭・企業内部ではプライベートアドレスを無制限に使用
• CGNAT (Carrier-Grade NAT): ISP レベルで 1 つのグローバル IP を多数の顧客で共有
• IPv4 アドレス売買市場: 未使用ブロックの売買が活発化 (2024 年時点で /24 あたり 40-50 USD 程度)
• IPv6 への移行: 128 ビットアドレス空間 (約 3.4 × 10^38 個) への緩やかな移行

2026 年現在、Google の統計によると IPv6 の普及率は世界で約 45%。日本は約 55% と世界平均を上回っていますが、完全な IPv4 廃止にはまだ長い時間がかかる見通しです。

IANA IPv4 Special-Purpose Address Registry には、通常のホスト割り当てに使えない予約済みブロックが多数あります:

技術文書やブログで IP アドレスの例を示す際は 192.168.x.x (プライベート) か 192.0.2.x / 198.51.100.x / 203.0.113.x (文書用) を使うべきです。実在するアドレスを例に使うと、そのアドレスの所有者に迷惑がかかる場合があります。

• RFC 791 (1981): IPv4 は 32 ビット、Class A/B/C の固定分類で誕生
• RFC 950 (1985): サブネットマスクによる組織内分割 (ビット AND 演算)
• 1990 年代初頭: Class B 枯渇危機 + ルーティングテーブル爆発
• RFC 1519 (1993) → RFC 4632 (2006): CIDR でクラスを廃止、任意のプレフィックス長
• /24 = プレフィックス 24 ビット = ホスト部 8 ビット = 254 台 (2^8 - 2)
• RFC 1918 (1996): プライベートアドレス 3 範囲 (10/8, 172.16/12, 192.168/16)
• 2011 年 2 月 3 日: IANA 中央プール枯渇、NAT/CGNAT/IPv6 で延命中
• 文書で IP 例を示すときは TEST-NET (192.0.2.0/24 等) を使うのがマナー