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Level 7 — サブネット分割設計

⚠️ 数値は毎回ランダムに変わります

このページに書かれた IP・マスク・ルートの値は 前回プレイした時の一例 です。あなたの画面では違う数値になっているはずなので、そのままコピペしても絶対に解けません。

🎯 一言で言うと: 1 つの /24 を 3 つの /26 に分割。固定 IP の位置から「どのブロックがどのリンク用か」を逆算する。

📖 このページは何？

1 つの /24 アドレス空間を 3 つの独立したリンク に分割するレベル。全インターフェースが 111.198.14.X/24 で、A↔R1、R1↔R2、R2↔C の 3 つのリンクをそれぞれ別のサブネットにする必要があります。

このレベルで身につくこと：

1 つの /24 を複数の /26 に分割する
固定 IP の位置 から「このブロックに属する」と逆算
ルータ間リンクも 1 つの 独立したサブネット

🌟 このレベルで腑に落ちる 5 つの核心

L7 はネットワーク設計の本質が一気に見えるレベル。先に「答え」だけ並べると：

3 つのサブネット設計が必須 — 1 本の /24 を A 側 LAN / ルータ間 / C 側 LAN の 3 つに切る。スイッチが無く全部ルータ越しなので、各リンクは別サブネットになる
routes は「最終宛先 + 直近で渡せる相手」 の 2 点セットで書く — 「C の街宛 (.64/26) → 隣人ルータ (.193) に渡せ」のように、ホストの IPではなく 街の住所（ネットワークアドレス）を左に、自分の直結内にいる隣人ルータの IP を右に書く
スイッチ＝同サブネット内、ルータ＝サブネット跨ぎ — このレベルにスイッチは無いので、各リンクは「ルータの 2 口を直接ケーブルで結んだ」状態。両端のサブネットは必ず別 に設計する
IP は同じネットワーク内で一意 — .1 も .254 も全体で 1 個ずつ。ルータを跨いでも同じネットワーク内で IP の重複は不可。「マスクが違えば同じ IP でも区別できるのでは？」というよくあるもやもやも、後の「🆔 IP の一意性」セクションで完全に解消します
行きと帰りで別々に routes が必要 — R1 に「C の街への道」、R2 に「A の街への道」を両方書かないと片道通信になり Goal が緑にならない

詳細は下の「🧠 考え方」で順番に解いていきます。

📷 問題画面

🗺️ トポロジー

flowchart LR
    A[💻 Host A] --- R11[R11<br>R1 左口]
    R11 --- R12[R12<br>R1 右口]
    R12 --- R21[R21<br>R2 左口]
    R21 --- R22[R22<br>R2 右口]
    R22 --- C[💻 Host C]

    classDef hostA fill:#E3F2FD,stroke:#1976D2,color:#000,stroke-width:2px
    classDef router fill:#F8BBD0,stroke:#C2185B,color:#000,stroke-width:2px
    classDef hostC fill:#FFF9C4,stroke:#F9A825,color:#000,stroke-width:2px

    class A hostA
    class R11,R12,R21,R22 router
    class C hostC

3 つの独立リンク:

A ↔ R11 (A 側 LAN)
R12 ↔ R21 (ルータ間)
R22 ↔ C (C 側 LAN)

📺 画面の編集できる箇所

場所	状態	あなたが直すか？
全 IF Mask	大半が白	✅ 全て /26 に揃える
A1, C1, R21, R22 の IP	白	✅ 各リンクに合うように決める
R11 IP (.1)	薄ピンク	❌ そのまま
R12 IP (.254)	薄ピンク	❌ そのまま
A, C の routes (default)	白	✅ default + gate 設定
R1, R2 の routes	白	✅ 反対側 LAN への route 追加

🔒 固定値

IF	IP	マスク	編集可
R11	`111.198.14.1`	/24	マスクのみ
R12	`111.198.14.254`	/24	マスクのみ

→ 全 IF の IP/Mask が 111.198.14.X/24。同じ /24 を 3 分割 する必要がある。

🧠 考え方

Step 1: /24 をピザのように 4 等分する

このレベルでは 3 つの独立したリンク が必要だけど、全 IF が同じ 111.198.14.x/24 帯を共有している。 → 1 つの /24 ピザを切り分けて、各リンクに 1 切れずつ配る のが解法。

「`/24`」って何個分のアドレス？

/24 = 256 個のアドレス (.0 〜 .255)

これを 何切れに切るか はマスクの長さで決まります：

1/25 で切る
= 2 等分
(128 ずつ)

2/26 で切る
= 4 等分
(64 ずつ)

3/27 で切る
= 8 等分
(32 ずつ)

4/28 で切る
= 16 等分
(16 ずつ)

今回は 3 リンクが必要 → 4 等分すれば 1 つ余裕を持って配れる → /26 が最適

`/24` を `/26` で 4 等分するとこうなる（視覚図）

.0/26 .0〜.63 住人 .1〜.62

.64/26 .64〜.127 住人 .65〜.126

.128/26 .128〜.191 住人 .129〜.190

.192/26 .192〜.255 住人 .193〜.254

→ これら 4 切れから、3 つのリンク用に 3 切れを選ぶ。

Step 2: 固定 IP から「どの切れがどのリンク？」を決める

固定値が どのブロックに入るか で各リンクの場所が確定します：

R11 = .1 → .0/26 ブロック (.0〜.63 の中) → A 側 LAN がここ
R12 = .254 → .192/26 ブロック (.192〜.255 の中) → ルータ間リンクがここ

残りの 2 切れ (.64/26 と .128/26) のどちらかを C 側 LAN に。今回は .64/26 を使う。

割当後の地図

.0/26 .0〜.63 A 側 LAN R11=.1, A1=.2

.64/26 .64〜.127 C 側 LAN R22=.65, C1=.66

.128/26 .128〜.191 未使用

.192/26 .192〜.255 ルータ間 R12=.254, R21=.193

A 側 LAN (緑) C 側 LAN (黄) 未使用 (グレー)

Step 3: 全員のマスクを /26 に

255.255.255.192 で統一。

Step 4: ルーティング

🤔 ここで初めて見る人が必ず疑問に思うこと

routes に書く .0/26 や .64/26 の .0 .64 っていったい何？ なんでホストの IP（.66 とか）じゃなくて、こんな数字を書くの？

→ これを 完全に解消するセクション が次の「💡 routes の書き方の正体」です。

💡 routes の書き方の正体 — 「街の住所」を書く欄

routes の左側は「特定のホストの住所」じゃなくて、「街全体の住所」 を書く欄です。街の住所 = そのブロックの先頭アドレス（= ネットワークアドレス）。

各街の「先頭アドレス」とは？

Step 2 で作った地図をもう一度見てみます。各ブロックの 左端の数字 が「街の住所」：

⬇️ .0 .0/26
(.0〜.63) A の街
住所 = .0

⬇️ .64 .64/26
(.64〜.127) C の街
住所 = .64

⬇️ .128 .128/26
(.128〜.191) 未使用

⬇️ .192 .192/26
(.192〜.255) ルータ間
住所 = .192

→ A の街の住所 = .0、C の街の住所 = .64、ルータ間の街の住所 = .192。

これらが routes に出てくる「マジックな数字」の正体！

routes 表記の構造

[街の住所] / [マスク] => [次に渡す相手のIP]
   ↑           ↑              ↑
 .0 とか      /26          R21 の IP とか
 .64 とか

例の解読:

routes の表記	意味
`111.198.14.0/26 => 111.198.14.254`	「A の街宛 (.0/26) のパケットは R12 (.254) に渡せ」
`111.198.14.64/26 => 111.198.14.193`	「C の街宛 (.64/26) のパケットは R21 (.193) に渡せ」

→ 64 は C の街の先頭アドレス。C のホスト IP .66 を書くんじゃなくて、C が住んでる街の住所 を書く。

🎯 ルータ視点での処理イメージ

R1 が「C のホスト (.66) 宛」のパケットを受け取った時の動き：

graph TB
    P["📦 パケット<br/>宛先: 111.198.14.66 (C)"]
    P --> Q["R1 が宛先を見る"]
    Q --> R["routes 確認: 111.198.14.64/26 にマッチ?"]
    R --> S["✅ .64/26 = .64〜.127、.66 はこの中に含まれる!"]
    S --> T["→ next hop: 111.198.14.193 (R21) へ転送"]

    style P fill:#FFE082
    style S fill:#C8E6C9
    style T fill:#81C784

💡 要点: ルータは「ホスト 1 軒ずつ」を覚えるんじゃなくて、「街単位」で覚える。だから routes には街の住所 (.64/26) を書き、ルータは届いたパケットの宛先がその街に含まれるかを判定する。

では、各 routes を埋めていく

A 側ホストの routes (default で R11 へ丸投げ)

A route → 0.0.0.0/0       (= 全部の宛先)
A gate  → 111.198.14.1    (= R11)

→ A は自分の街 (.0/26) の外への通信は全部 R11 (玄関) に投げる。

C 側ホストの routes (同様に default で R22 へ)

C route → 0.0.0.0/0
C gate  → 111.198.14.65   (= R22)

R1 のルート (C の街への道を教える) ⭐

R1 は 直結している A の街 (.0/26) と ルータ間 (.192/26) は知っているけど、C の街 (.64/26) は知らない。 → 「C の街 (.64/26) は R21 (.193) 経由」と教えてあげる：

R1 route → 111.198.14.64/26 → gate: 111.198.14.193 (R21)
              ↑                          ↑
        C の街の住所               R21 の IP (R1 の隣人)

R2 のルート (A の街への道を教える) ⭐

R2 は C の街 (.64/26) と ルータ間 (.192/26) は直結で知っているけど、A の街 (.0/26) は知らない。 → 「A の街 (.0/26) は R12 (.254) 経由」と教えてあげる：

R2 route → 111.198.14.0/26 → gate: 111.198.14.254 (R12)
              ↑                         ↑
        A の街の住所              R12 の IP (R2 の隣人)

🆔 寄り道：IP の一意性と「マスクが違えば同じでもいい？」のもやもや

L7 を解いていて、こんな疑問が湧きませんか：

「同じネットワーク内で、同じ IP が 2 個あってもいいの？」
「マスクが違えば、同じ .5 を 2 箇所で使い分けられる？」

結論を先に書くと：

この章の鉄則

同じネットワーク内では、IP アドレスは一意でなければならない。マスクが違っても、同じ IP を別の場所に振ることはできない（NAT を挟まない限り）。

なぜ一意性が必要？

ホスト A が「.66 宛にパケットを送りたい」と思ったとき：

もし .66 が複数あったら、ルータは どの .66 に送ればいいか判断できない
パケットの宛先は IP 1 つ。同じ番地の家が 2 軒あったら配達不能

ローカル LAN（同じスイッチ配下）でも、ルータを跨いだ別サブネットでも、同じ IP が 2 箇所にあれば配達は失敗します。

「マスクで切る = 同じ IP でも区別できる」のではない

マスクの役割は IP 空間の中で「ここからここまでが 1 つの街」と区切ること。マスクは「街の境界線」を決める道具で、「個々の住所」を別物にする魔法ではありません。

flowchart LR
    subgraph wrong ["❌ ありえない設計"]
      X1["ホスト X<br>.5/24"]
      X2["ホスト Y<br>.5/16"]
      X1 -.同じ番地で衝突.- X2
    end

    classDef bad fill:#FFCDD2,stroke:#C62828,color:#000,stroke-width:2px
    class X1,X2 bad

→ ルータは「.5 宛のパケットをどっちに送るか」判断できず、配達失敗。

じゃあ、マスクが違うと何が変わるの？

マスクが変わると 「街の境界線が動く」 だけ。同じ .66 でも、所属する街は変わります：

マスク	`.66` が住む街	街の範囲
`/24`	`.0/24`	`.0〜.255`（256 軒の大都市）
`/26`	`.64/26`	`.64〜.127`（64 軒の街）
`/28`	`.64/28`	`.64〜.79`（16 軒の小さな街）

→ 同じ .66 がマスクによって属する街は変わる。でも .66 という個人の住所そのものは 1 つ。

「番地」と「街」は別の概念。これが核心。

このレベルでの実例

L7 では、.1 (R11)、.2 (A1)、.66 (C1)、.65 (R22)、.193 (R21)、.254 (R12) と 全部の IP が違う。これは偶然ではなく、設計上必然：

R11 と R12 は別サブネット同士のルータ → IP は別（.1 vs .254）
A1 と R11 は同じ A 側 LAN の住人 → サブネット内で別 IP（.2 vs .1）
どこにも .X の重複はない → ネットワーク全体での一意性

NetPractice での確認方法

NetPractice は IP の 書式エラーや明らかな重複は自動で検出して赤く警告 します。Goal が緑にならない場合の半分はこの「うっかり重複」が原因。固定値が .1 のところに自分で .1 を入れていないか、他の IF と同じ IP を書いていないか を真っ先に確認してください。

🎬 パケットの旅（A → C のゴール）

🚀 行き: A → C

A: 自分の街 = .0/26、宛先 (C: .66) は .64/26 → 別の街
   → default route で R11 へ

R1: routes 確認
   直結: .0/26 (A 側) → 該当しない (宛先は .66)
   直結: .192/26 (ルータ間) → 該当しない
   追加 route: .64/26 → R21 → ✅ 該当
   → R21 へ

R2: routes 確認
   直結: .192/26 → 該当しない
   直結: .64/26 → ✅ 該当 (C のいる街)
   → R22 経由で C へ
   ✅ 配達完了


📬 帰り: C → A は同じ流れで成立

✅ 解答例

全マスク → 255.255.255.192 (/26)
A1  IP → 111.198.14.2
C1  IP → 111.198.14.66
R21 IP → 111.198.14.193
R22 IP → 111.198.14.65
A  route → 0.0.0.0/0,         gate → 111.198.14.1   (R11)
C  route → 0.0.0.0/0,         gate → 111.198.14.65  (R22)
R1 route → 111.198.14.64/26,  gate → 111.198.14.193 (R21)
R2 route → 111.198.14.0/26,   gate → 111.198.14.254 (R12)

🔗 関連概念

03 CIDR 早見表 — /26 のサイズ感
06 ルーティングテーブル
07 双方向到達性 — R1 と R2 両方に route 必要

🎓 このレベルの抽象的な学び

限られた空間を用途別に切り分ける

メモリを stack / heap / static に切るのと同じ。データベースのテーブル分割、マイクロサービスの境界設計でも同じ考え方。

固定値を手がかりに空間を埋める

R11 = .1 と R12 = .254 という 離れた 2 点 が決まっていると、「この 2 点が同じブロックでは成立しない → 別のサブネット」と逆算できる。制約を手がかりに残りを推理するのは 制約充足問題 と同じ。

⚠️ よくあるミス

ルータ間リンクを別マスクにする

3 つのサブネット全部を 同じマスク /26 で揃えるのが基本。違うマスクでも理論上は動くが設計がややこしい。

R1 と R2 のルーティングを片方だけ設定

R1 に「C 側への route」、R2 に「A 側への route」が両方必要。片方だけだと双方向到達性が崩れる ("No reverse way" になる)。

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