ネットワークエンジニア1年生の「今週の学び」 第1回『ネットワークとIPアドレス』

#はじめに
筆者はネットワーク未経験者だ。
2020年3月末、未経験からネットワークエンジニアになるべく、東京から広島へ疎開した"ネットワークエンジニア1年生"である。
ネットワークエンジニアの赤ちゃんである私が毎週学んだ事を""できる範囲で""アウトプットする場、それが【ネットワークエンジニア1年生の「今週の学び」】。

記念すべき第一回目はこちら
「ネットワークとIPアドレス」
一年生にふさわしいタイトルと言える。が、理解度が充分かと言われると…そちらはお察しいただけると幸いだ。

#インターネットってなあに？
            

私「…」

私「ぁ〜…」

私「い、インターネッ…？パソコ…」

A.インターネット・プロトコル技術を利用したネットワークとネットワークの相互接続

私「 」

#インターネット・プロトコルって？

Internet Protocol （インターネット・プロトコル、IP） とは、インターネットにおける主要な通信プロトコルである。
ネットワークに接続されている全てのコンピュータに対して、IPアドレスと呼ばれる番号を付与し、その番号を用いて通信先の指定及び呼び出しを行う…(Wikipedia)

…つまり、インターネットとは、
ー通信の規約・決まりに従って、PC、スマートフォン、タブレット等の機器にIPアドレスという住所を割り当て、相互に通信を行うー
という事。

#IPアドレスについて

ではIPアドレスとは？
IPアドレスは、上記の通り、IPネットワーク上の情報機器を識別する住所のようなもの。
プライベートアドレスとグローバルアドレスに分けられる。
また、IPのバージョンに応じて、IpvとIPv6があるが、近年のIPv4のアドレスの枯渇により、IPv6が導入されたという背景がある。

#プライベートアドレスとグローバルアドレス

###プライベートIPアドレス
LANなどのネットワークに存在する端末が自由に使用できるIPアドレスのこと。
職場や自宅などで振り分ける事のできるアドレス、みたいなイメージ。

###グローバルアドレス
他のアドレスと重複しない一意のIPアドレス。
グローバルアドレス全体の管理は ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers） と呼ばれる非営利組織が行っている。
企業や個人がグローバルアドレスを利用する場合は、ISP(プロバイダ)などが運用しているものの中から割り当てを受けることが多い。

#IPv4について
IPv4のIPアドレスは2進数の32桁、32ビットのデータで表現される。
2の32乗、つまり約43億(正しくは42億9496万7296)という数字がこのバージョンのアドレス総数だ。

• 10.0.0.0〜10.255.255.255（10.0.0.0/8）
• 172.16.0.0〜172.31.255.255（172.16.0.0/12）
• 192.168.0.0〜192.168.255.255（192.168.0.0/16）

これがIPv4で利用できるプライベートアドレス。
サブネットマスクによってホストアドレス(使用可能IP)が定義付けられる。

莫大な数にもかかわらず、近年のインターネットの急激な普及により、このIPアドレスがなくなってきてしまった。
ここで出てくるのがIPv6。
#IPv6について
IPv4が2の32乗。対するIPv6は2の128乗。これを指す数は…
340澗個。
…（1澗は1兆×1兆×1兆）個

…！？

その数はほぼ無限。
IPv6の登場により、IPアドレスの枯渇はまぬがれた。

#IPv4とサブネットマスク

サブネットマスクとは、そのネットワークで利用できるIPアドレスのホスト数を定義付けるためのもので、IPv4のIPアドレスを使用している場合のみに使用する。
例えば、192.168.10.0というネットワークの時、サブネットマスクが255.255.255.0（/24）だとすると、ホスト数は全てで256個。(2の8乗個)
０から数えて、255が最大値となる。
しかし、一番最初の数値と最大の数値(この場合0と255)はそれぞれ、ネットワークアドレス、ブロードキャストアドレスと呼ばれる特別なもので、使用することができない。

192.168.10.0というネットワークで、サブネットマスクが255.255.255.0（/24）の場合、使用することが可能なホスト数は1から254の合計254個となる。


▼ IPv4のサブネットマスクの2進数での表現と、使用可能なホスト数

「 /31 と /32 は使用可能なホストがそれぞれ1つと2つしかないよね。つまり使えないの？」

A.使えます。

/31は、ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスの2つしかないため、一見どうにも使いようがない。しかし、WAN、PPPoe等のポイントtoポイント接続の中間ネットワーク、といった使い方ができる。

/32は、通常のEthernet等のマルチアクセス環境での利用はできない。
なぜなら、相互通信を行う機器のIPは同じネットワークのセグメントである必要があるからだ。
一つしかIPを持てない/32では、この条件を満たすことができない。
しかし、PPPoEであれば、ブロードバンドルーター等に/32のIPアドレスを割り振ることがある。
PPPoEはマルチアクセス環境ではなく、ポイントtoポイント環境となり、PPPoEインターフェイスと呼ばれる仮想インターフェイスにIPアドレスを割り振ることになる。

#まとめ
ってな感じでどうでしょう、先生…！！
ネットワークエンジニア1年生の「今週の学び」 第1回、いかがでしたでしょうか。
間違っている箇所あれば、コメントにてお知らせ頂けると幸いです。

続く第2回は「フレッツとPPPoE」(の予定)。
今週もお疲れ様でした。