はじめに
IPは、私たちにとても身近なインターネットをするときに利用される通信プロトコルです。
通信プロトコルというのは、通信を行うために事前に取り決めた通信のルールのことでした。
このルールのおかげで、日本にいながら世界中の情報にアクセスできるわけです。
この記事ではネットワークの基本とも言える、IPとは何かといった基本的な知識を解説します。
IPとは
IPの定義と機能
IPとは、Internet Protocolの略称で、インターネットに接続された機器同士が通信を行うために必要な通信ルールのことです。
つまり、インターネットに接続するためにはIPが必要不可欠なのです。
IPでは、相手を特定するためにIPアドレスというものを利用して、通信を行いたい(送信元の)自分のコンピュータと、通信を届けたい(送信先の)相手のコンピュータの間の通信経路を決定します。
簡単にいうと、通信する際に通信相手までの経路をIPアドレスを利用して決める、それがIPの役割です。
よくIPアドレスは住所に例えられます。
例えば自宅から行き先(学校や会社など)までの最適なルートを作ってくれる、IPとはそんな感じのものです。
IPアドレスの種類
IPアドレスには、IPv4とIPv6の2種類があります。
IPv4は、現在もっとも一般的に使われているIPアドレスです。
IPv4アドレスは32ビットの数値で表され、4つの数値がドットで区切られた「192.0.2.1」のような形で表されます。
一方、IPv6は128ビットの数値で表され、8つの16進数がコロンで区切られた「2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334」のような形で表されます。
IPv4にも、IPv6にもアドレス(IPアドレスの数字の組み合わせ)によって役割が決まっているものがあります。
その役割についても紹介します。
ヘッダについて
送信された通信がIPv4なのかIPv6なのかというバージョン情報は通信のヘッダと呼ばれる部分に記載してあります。
ヘッダにはバージョン情報の他にも様々な情報が含まれていますが、IPv4とIPv6では構成が違います。
大きな違いとしてはIPv4のヘッダは可変長であり、IPv6のヘッダは40ビットの固定長であるということです。
IP通信をの途中には通信を中継してくれるルータなどが設置されています。
そのルータが経路を決定して通信を中継する際には、ヘッダを参照して処理を決めます。
その際にヘッダの長さが決まっていないより決まっている方が処理が簡単になります。
中継地点の処理が簡単になるということは、それだけ通信が早いということになります。
IPアドレスの重複について
IPアドレスは原則一意(それぞれの機器のIPアドレスが重複しない状態)である必要があります。
先に書いたようにIPアドレスはネットワーク上の住所です。
現実で宅配を届ける時、同じ住所が2箇所あったらどちらに届けたらいいかわからなくなりますよね。
そうならないように、ネットワーク機器に設定するIPアドレスをきちんと整理しておいてあげる必要があります。
IPアドレスが重複すると通信が極端に遅くなったり、そもそも通信できなくなったりします。
Windows OSを搭載したパソコンのように、IPアドレスの重複を自動的に検出するものもあります。
OSがIPアドレスの重複を自動検出した場合、OSは設定したIPアドレスを利用せずリンクローカルアドレスを利用します。
リンクローカルアドレスとは「169.254.0.1」など同一リンク上でのみ有効IPアドレスです。
それをOSが自動的に設定することでIPの重複を防ぎます。
IPv4について
IPv4の問題点
IPv4アドレスは約43億個しかありません。
IPv4は32ビットの数値で構成されているため、2の32乗種類しか存在しないということですね。
約43億個と聞くと、十分な数のように思えるかも知れません。
実際、IPv4が定義された時代は、これだけの数があれば十分だと考えられていたはずです。
少しだけ深く考えてみます。
今、あなたはインターネットに繋がる機器をいくつ持っていいますか？
あなたの隣にいる人はいくつ持っているでしょう？
今は一人が複数台インターネットにつながる機械を持っているのは普通に考えられることです。
そして、地球上の全人口は80億人を突破したと言われ、まだまだ増える見込みです。(国連の「World Population Prospects 2022（世界人口推計2022年版）」より)
こう考えると、約43億個「しか」ないってなりますよね。
つまり世界規模で見ると、IPv4のIPアドレスは不足していることになります。
それでも現状、問題なくインターネットができているのはNATという技術のためです。
NATについては別の機会に解説します。
IPv6について
IPアドレスの数
IPv6のIPアドレスは、約340澗です。
128ビットの数値で構成されているので2の128乗種類存在しているということです。
澗です、馴染みがなくてわかりませんね(笑
一、十、百、千、万、億、兆、京、垓、秭、穣、溝、澗、、、らしいです(笑
結局よくわかりませんが、地球人類が全員10台ずつインターネットに接続する機械を持っていても問題なさそうだということだけはわかりました(笑
IPアドレスの割り当て方法
DHCPによる割り当て
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）とは、インターネットの接続に必要なIPアドレスなどのネットワーク設定情報を自動的に割り当てるためのプロトコルです。
DHCPを利用することで、IPアドレスの割り当てを自動化し、管理の手間を軽減することができます。
DHCPによるIPアドレスの割り当てでは、IPアドレスを必要とするコンピューターがネットワークに接続されると、DHCPサーバーが自動的に空きIPアドレスを検出し、そのIPアドレスを割り当てます。
この方法では、IPアドレスの重複や誤った設定を防止することができます。
ただ、この自動化を実現してくれるDHCPサーバを準備しておいてあげる必要があります。
固定IPアドレスの割り当て
固定IPアドレスとは、一度割り当てたIPアドレスを変更しない限り、常に同じIPアドレスで通信できる方式です。
特定のサーバーやコンピューターに必要な場合があります。
例えば、Webサイトを運営するサーバー、ファイルを共有するためのサーバなどに通信を行う際は、必ず宛先のIPアドレスを指定してあげる必要があります。
通信を受けるコンピュータのIPアドレスが定期的に変動してしまうと、宛先IPアドレスに何を指定すればいいかがわからなくなってしまうため、固定IPアドレスが必要になります。
まとめ
IPアドレスは、インターネット上で通信するために必要なアドレスであり、一意に識別できるようにして使用されます。
IPv4とIPv6の2つの種類があり、現在はIPv4が主流ですがIPアドレス数が枯渇しています。
IPアドレスは、DHCPによって自動的に割り当てられる他、固定IPアドレスを使用することで常に同じIPアドレスを使用することもできます。
高速かつ安全なインターネット環境を実現するため、現在はIPv4からIPv6への移行が進んでいます。
コメント