IPアドレスのメモ

自分用のメモです。

【Network】「IPアドレスについて」

• IPアドレスとは「インターネット上の住所」である。

• ネットワーク学習でまず考えるべきこと → 「TCP/IPモデルの何層目の話か？」
  IPアドレスはTCP/IPモデルの「インターネット層（レイヤー3）」の話。

• IPアドレスは4つに分割される。例：192.168.21.22、116.91.197.177
  区切られた4つの値の範囲はそれぞれ0~255の256種類。256は「2の8乗」
  →エンジニアとして覚えておくべき数字。

• 「2の8乗」の深掘り。コンピュータの世界で「8」は重要な数字である。
  →「8bit = 1byte」
  ※「2」→ 1bit、「2の2乗」→ 2bit、「2の3乗」→ 3bit・・・「2の8乗」→ 8bit = 1byte。

• IPアドレスは4byte = 32bit
  → IPアドレス「〇〇〇.〇〇〇.〇〇〇.〇〇〇」の〇〇〇は「2の8乗」種類。
  それぞれ「8bit = 1byte」だから合わせて「4byte = 32bit」

• ここまでは「IPアドレス」と表現してきたが、厳密には2種類ある。「IPv4」と「IPv6」
  ※本記事では「IPv4」を解説

• IPアドレスは誰が持つのか？答えは「機器の中のNIC」
  →NICとは「Network Interface Card」の略

よくある質問①：PCが変わるとIPアドレスも変わるのか？

→結論、変わる。個人PCだと昨日と今日で違うIPアドレスということも起こりうる。

よくある質問②：1つのコンピュータが複数のIPアドレスを保有できるのか？

→Yes。複数の住所を持つことができる。

IPアドレスは大きく2種類存在する。しっかり区別することが大切。

• グローバルIPアドレス（WAN = Wide Area Network）

• プライベートIPアドレス（LAN = Local Area Network）

グローバルIPアドレス（WAN）

• インターネット接続には必須
• インターネット上で一意でなければならない
• 動的である（一般家庭の場合） → 昨日と今日で異なる可能性あり
• ISP（Internet Service Provider）から借りられる。※ISPはフレッツ光など

よくある質問：IPアドレスは誰が管理しているのか？

• 世界中のIPアドレスを管理している組織は「ICANN」
• アジアのIPアドレスを管理している組織は「APNIC」
• 日本のIPアドレスを管理している組織は「JPNIC」
• IPアドレス管理指定事業者がIPアドレスを管理。 ←ここにお金を払ってIPアドレスをもらう。

プライベートIPアドレス（LAN）

• 特定の個人間でのみ接続したい場合に使用
• プライベートIPアドレスではインターネットに繋がらない
• 重複OK

※自分のプライベートIPアドレスを知りたい場合
Mac：ターミナルで「ifconfig」と入力
Windows：ターミナルで「ipconfig」と入力

IPアドレスには「クラス」が存在する

• IPアドレスはクラスA~Eの5つに分かれている
  →「ネットワークの規模」を定義している

• ネットワーク規模の大きさはクラス「A<B<C<D<E」の順

• 普段使っているPCはクラスA~Cに属する

• クラスAは大規模なプライベートIPアドレス空間・グローバルIPアドレス空間に使う

• クラスBは中規模なプライベートIPアドレス空間・グローバルIPアドレス空間に使う

• クラスCは小規模なプライベートIPアドレス空間・グローバルIPアドレス空間に使う

• クラスDはテレビ・ケーブルなど

• クラスEは研究者の実験用

• 異なるクラス間でもグローバルIPアドレスであれば通信できる。プライベートIPでは不可

あれ？IPアドレスは住所では？空間とかおかしくない？

→IPアドレスは都道府県のようなデータを保持している

例：192.168.2.1 → 「東京都渋谷区1-1-1」みたいな感覚
東京都に該当する部分を「ネットワーク部」、それ以降を「ホスト部」と呼ぶイメージ

• 上記IPアドレスのうち「192.168」を「ネットワーク部」、「2.1」を「ホスト部」と呼ぶ
  →ネットワーク部とホスト部の区切り位置はクラスによって決まる
  →このような表記方法を「クラスフルアドレス」と呼ぶ

サブネットマスクとは？

• クラスフルアドレスでは分け方が雑。「もう少しIPアドレス空間を細分化したい」という需要に対応。

例：10.3.30.1 → クラスA、クラスAのネットワーク部は8bit、よってネットワーク部は「10」

• 上記IPアドレスを2進数で表すと「00001010.00000010.00001110.00000001」

• サブネットマスクは「11111111.11111111.00000000.00000000」とする
  →ネットワーク部は「11111111.11111111」

• サブネットマスクの役割は「1が立っている所までをネットワーク部とする」

• つまり2進数で表したIPアドレスのうち「00001010」がネットワーク部、「00000010」がサブネット部

• サブネットマスクの1の部分とクラス概念で特定したネットワーク部の差分がサブネット部と理解

• これらの話はグローバルIPアドレス、プライベートIPアドレス共通の話

プライベートアドレスの範囲

• IPアドレスはクラスに分かれている。プライベートアドレスはクラスの中でさらに範囲が限定されている

私たちのPCはグローバルIPアドレスを持っていない

• PCではなくルーターがグローバルIPアドレスを持っている

• 私たちのPCがグローバルIPアドレスを持っていたら、セキュリティ面で危険

• グローバルIPアドレスの数は256×256×256×256＝約42億、数が足りない
  だからグローバルIPアドレスを借りる。これをNAT（Network Address Translation）という。

・私たちのPCはプライベートIPアドレスを持っている。ルーターを通じて一時的にグローバルIPアドレスを借りることでインターネットに接続できる。

まとめ

• ネットワーク空間を分けるのは「ルータ」

• ネットワークとはTCP/IPモデルで成り立つ
  IPアドレスはレイヤ3の話

• IPアドレスは4byte = 32bit

• IPアドレスを持つのは機器の中のNIC（Network Interface Card）

• IPアドレスにはグローバルIPアドレス（WAN）とプライベートIPアドレス（LAN）が存在

• IPアドレスには「クラス」が存在、A~E