多くのコンピュータユーザーは、localhost や 127.0.0.1、または直接ローカル IP を入力して使用する場面に遭遇したことがあるでしょう。一見すると、これらはすべてローカルマシンにアクセスできるように見えますが、なぜ 3 種類の形式が存在するのでしょうか？また、それぞれにどのような違いがあるのでしょうか？見た目は単純ですが、実際には大きな違いがあります。
さらに、公的ネットワーク（インターネット）とプライベートネットワーク（ローカルネットワーク）、ネットワークインターフェースカード（NIC）と IP アドレスの関係についても混乱することがあるかもしれません。以下で、それらの疑問を一つずつ解説します。
ローカル IP アドレス
コンピュータのマザーボードには複数のネットワークインターフェースカード（NIC）が組み込まれており、一般的に以下の種類が存在します。
仮想ネットワークインターフェース（ループバック）
注意：これは物理的なネットワークカードではなく、仮想的なものです。これはローカルループバックアドレス（またはインターフェース）と呼ばれ、通常 127.0.0.1 がループバックアドレスとして設定されています。
有線ネットワークインターフェース（イーサネット）
これはイーサネット（LAN）で使用されるもので、一般的に「ネットワークカード」と言えばこれを指します。有線接続で、LAN ケーブルを挿入することで使用します。
無線ネットワークインターフェース（WLAN）
無線 LAN（Wi-Fi）を使用するためのネットワークカードで、ノート PC には通常これが内蔵されています。イーサネットのように物理的なケーブルを必要とせず、無線技術を利用して通信を行います。
これらのネットワークインターフェースにはそれぞれローカル IP アドレスが割り当てられます。
localhost は特別なドメイン名
まず localhost は IP アドレスではなく、特別なドメイン名（サフィックスなし）です。デフォルトではローカル IP（すなわち 127.0.0.1）に解決され、本機の hosts ファイルによって管理されています。もし希望するなら、localhost を任意のパブリック IP アドレスにマッピングすることも可能です。
デフォルトでは、以下のように設定されています。
-
IPv4:
127.0.0.1 -
IPv6:
[::1]
hosts ファイルの場所:
C:\Windows\System32\drivers\etc
127.0.0.1 はローカル専用のプライベート IP
127.0.0.1 はプライベート IP の一種で、ローカルループバックアドレス（loopback address）として使用されます。本質的には仮想ネットワークインターフェース（ループバックインターフェース）にバインドされた IP アドレスです。
ループバックアドレスとは？
ループバックアドレスとは、ホストが自分自身に対して通信を行うための特別なアドレスです。たとえば、同じホスト内で動作する 2 つのサービスが通信する場合、ループバックアドレスを使用すると、TCP/IP スタックの下層（リンク層や物理層、イーサネット）を経由せず、直接ネットワーク層とトランスポート層で処理されます。
IP ネットワークの 127.x.x.x は、ネットワークアドレスではなく、すべてループバック用に予約されているため、生成された IP パケットは外部のネットワークインターフェースに到達することはなく、ホスト内で処理されます。
したがって、127.0.0.1 は一般的にローカルの TCP/IP プロトコルスタックをテストするために使用されます。もし ping 127.0.0.1 が成功すれば、ネットワークカードや IP プロトコルのインストールに問題がないことを確認できます（このテストはインターネット接続の有無とは無関係です）。
実際には、IPv4 では 127.0.0.0/8 の範囲全体がループバック用に予約されています。つまり、127.0.0.1 以外のアドレスも同様にループバック通信に利用できます。また、0.0.0.0 というアドレスもよく混同されますが、0.0.0.0 は厳密にはローカルアドレスを指し、127.0.0.1 とは用途が異なります。
例えば、ある PC に 2 枚のネットワークカードがあり、一方がパブリック IP を使用してインターネットに接続し、もう一方がプライベート IP でローカルネットワークに接続しているとします。この PC で Web サーバーを稼働させ、どちらのネットワークからもアクセス可能にしたい場合、サーバーのバインドアドレスを 0.0.0.0 に設定すれば、すべての利用可能なネットワークインターフェースでリクエストを受け付けることができます。
localhost、ローカル IP、127.0.0.1 の違い
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ネットワーク要件の違い
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localhostと127.0.0.1は、ネットワーク接続がなくても使用できます。インターネットに接続されていない環境でも、これらにアクセスすればローカルマシンを見つけることができます。 - ローカル IP のうち、有線ネットワーク IP や無線ネットワーク IP は、ネットワークに接続されている場合にのみ割り当てられ、アクセス可能になります。これらは、外部に公開される IP アドレスです。
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アクセス対象の違い
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localhostはローカルマシンへのアクセス -
127.0.0.1もローカルマシンへのアクセス - ローカル IP は、ローカルマシンまたは外部のデバイスからのアクセスが可能
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ドメインと IP アドレスの違い
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localhostはドメイン名であり、デフォルトで127.0.0.1に解決されます。 - ローカル IP は、ネットワークインターフェース（物理 NIC）にバインドされ、外部デバイスからのアクセスを許可します。
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LAN 内でのアクセス
- 同じサブネット（LAN 内の同じネットワークセグメント） にある他の PC は、ローカル IP を使用して対象の PC にアクセスできます（プライベート IP については後述します）。
ネットワークインターフェースのアドレス & IP アドレス
ネットワークインターフェースのアドレス（MAC アドレス）
ネットワークインターフェースのアドレス（MAC アドレス）は、メディアアクセス制御（Media Access Control） の略で、物理アドレスまたはハードウェアアドレスとも呼ばれます。これは、ネットワークデバイスの識別のために使用されます。
OSI 参照モデルにおいて、
- 第 3 層（ネットワーク層）が IP アドレス を担当し、
- 第 2 層（データリンク層）が MAC アドレス を担当します。
したがって、1 つのネットワークインターフェースには 1 つの MAC アドレスが割り当てられますが、ネットワークの接続先ごとに異なる IP アドレス が設定されることがあります。
MAC アドレスはネットワークカードに組み込まれており、通常変更できず、グローバルに一意であることが保証されています。これを人間の身分証明書の番号のように考えることもできます。
IP アドレス
IP アドレス（Internet Protocol Address） は、インターネット上のデバイスを識別するためのアドレスです。これは、インターネット上のネットワークとホストに一意のロジカルアドレスを割り当て、物理アドレス（MAC アドレス）の違いを抽象化するために使用されます。
まとめ
簡単に言えば、
- MAC アドレス はネットワークインターフェースに固有の物理アドレスであり、通常変更できない。
- IP アドレス は、ネットワークによって割り当てられるソフトアドレスであり、変更が可能。
補足：Windows では、ipconfig /all コマンドを使用して、IP アドレスと MAC アドレスを確認できます。
パブリック IP（公的 IP）とプライベート IP（私的 IP）
私たちは、127.0.0.1 を使用してローカルマシンにアクセスし、プライベート IP を使用して LAN 内の他のデバイスにアクセスし、パブリック IP を使用してインターネット上の他のデバイスにアクセスします。
パブリック IP アドレス（公的 IP）
企業レベルのネットワークを構築する際、インターネットサービスプロバイダー（ISP）からインターネット接続（ブロードバンド）を申請します。ISP は、私たちに 1 つまたは複数の IP アドレスを割り当てます。これらの IP アドレスは、企業内のデバイスがインターネットにアクセスするために使用されます。
パブリックアドレス（Public Address） は、Internet Network Information Center（INIC、インターネット情報センター） によって管理されています。これらの IP アドレスは、INIC に登録された組織に割り当てられ、インターネット上で直接アクセスできます。
プライベート IP アドレス（私的 IP）
企業や家庭内でローカルネットワーク（LAN）を構築する際、プライベート IP が使用されます。
プライベートアドレス（Private Address） は、非登録アドレスであり、組織内でのみ使用されるため、インターネット上には表示されません。プライベート IP からのトラフィックは、ISP のルーターでブロックされるため、直接インターネットに接続することはできません。
企業内の PC がインターネットにアクセスするためには、NAT（Network Address Translation） を使用して、プライベート IP をパブリック IP に変換する必要があります。
パブリックネットワークとプライベートネットワークのアクセス関係
- プライベートネットワークからパブリックネットワーク（インターネット）へアクセスする場合、SNAT（Source Network Address Translation） を適用する必要があります。
- パブリックネットワークからプライベートネットワークへのアクセスは、DNAT（Destination Network Address Translation） や VPN（Virtual Private Network） などの技術を利用する必要があります。
- 2 つの異なるプライベートネットワーク間で通信する場合も、VPN を利用することで接続が可能になります。
インターネット（外部ネットワーク）とプライベートネットワーク（内部ネットワーク）
企業内部のネットワークは一般に「プライベートネットワーク」と呼ばれ、企業外部のネットワークを「外部ネットワーク」と呼びます。しかし、外部ネットワークには ISP が提供するパブリックネットワーク（インターネット）だけでなく、他の企業や家庭のネットワーク（プライベートネットワーク）も含まれる場合があります。
そのため、「外部ネットワーク」と「パブリックネットワーク（インターネット）」は完全に同じ意味ではありませんが、一般的には区別せずに使われることが多いです。
すべての IP アドレスの範囲
IP アドレスは 5 つのクラスに分けられており、それぞれの範囲は以下のとおりです：
-
A クラス IP:
1.0.0.1 ～ 127.255.255.254 -
B クラス IP:
128.0.0.1 ～ 191.255.255.254 -
C クラス IP:
192.0.0.1 ～ 223.255.255.254 -
D クラス IP:
224.0.0.0 ～ 239.255.255.255（マルチキャスト用） -
E クラス IP:
240.0.0.0 ～ 255.255.255.255（将来の用途のために予約）
このうち、A・B・C クラスの IP アドレス はインターネットやユーザーで使用可能ですが、D クラス はマルチキャスト通信に使用され、E クラス は将来の用途のために予約されています。
特殊な IP アドレス
-
0.0.0.0→ 現在のホストを指す -
255.255.255.255→ 現在のサブネットのブロードキャストアドレス -
127.0.0.1 ～ 127.255.255.255→ ループバックテスト専用 -
E クラス IP (
11110で始まるアドレス) → 研究・将来用途のために予約 -
ネットワークIDの最初の6ビットがすべて0→ ローカルネットワークを表す
パブリック IP アドレスの範囲
IP アドレスの A・B・C クラスのうち、以下の範囲はパブリック IP として利用可能です。
A クラスのパブリック IP
1.0.0.0 ～ 9.255.255.25511.0.0.0 ～ 126.255.255.255
B クラスのパブリック IP
128.0.0.0 ～ 172.15.255.255172.32.0.0 ～ 191.255.255.255
C クラスのパブリック IP
192.0.0.0 ～ 192.168.255.255192.169.0.0 ～ 223.255.255.255
プライベート IP アドレスの範囲
プライベート IP アドレスとして予約されている範囲は以下のとおりです。
-
A クラス:
10.0.0.0 ～ 10.255.255.255（10.0.0.0/8） -
B クラス:
172.16.0.0 ～ 172.31.255.255（172.16.0.0/12） -
C クラス:
192.168.0.0 ～ 192.168.255.255（192.168.0.0/16）
これらのアドレスは、インターネット上ではルーティングされず、ISP はプライベート IP アドレスのトラフィックをブロックします。そのため、直接インターネットに接続することはできません。しかし、NAT 技術 を利用すれば、プライベート IP アドレスをパブリック IP アドレスに変換してインターネットと通信することが可能です。
また、プリンターや管理用ハブなど、インターネット接続を必要としないデバイスは、プライベート IP を使用することで IP アドレスの節約が可能です。
ネットワークセグメント（サブネット）とローカルネットワーク（LAN）
ネットワークセグメント（サブネット）とは？
ネットワークセグメント（サブネット） とは、同じ物理層のネットワークデバイス（例：ハブ、スイッチ）によって直接通信可能な範囲のことを指します。つまり、同じネットワークセグメント内のコンピュータは、ルーターを介さずに直接通信することができます。
ローカルネットワーク（LAN）とは？
LAN（Local Area Network） は、スイッチなどのネットワーク機器を使用して構成されるネットワーク全体を指します。通常、LAN 内のすべてのデバイスは同じサブネット内にあり、直接通信できます。しかし、VLAN（仮想 LAN） を利用すれば、1 つの LAN を複数のネットワークセグメントに分割することも可能です。
同じサブネット内のデバイスのみが直接通信可能
ネットワーク内のデバイスが同じサブネットに属している場合、直接通信が可能です。したがって、1 つの LAN 内にネットワークセグメントが 1 つしかない場合、LAN ＝ ネットワークセグメント となります。
異なるネットワークセグメントの判別方法
IP アドレスとサブネットマスクを使用した判別
サブネットマスクを利用すると、2 つの IP アドレスが同じネットワークセグメントに属しているかどうかを判別できます。
例 1
以下の 2 つの IP アドレスを考えます。
-
IP アドレス 1:
192.168.1.1（サブネットマスク：255.255.255.0） -
IP アドレス 2:
192.168.1.2（サブネットマスク：255.255.255.0）
サブネットマスク 255.255.255.0 を適用すると、両方とも 192.168.1.0/24 のネットワークセグメントに属している ため、直接通信できます。
例 2
-
IP アドレス 1:
192.168.1.1（サブネットマスク：255.255.255.0） -
IP アドレス 2:
192.168.1.2（サブネットマスク：255.255.0.0）
一見すると似ていますが、サブネットマスクが異なるため、同じネットワークセグメントには属していません。
-
192.168.1.1 & 255.255.255.0→192.168.1.0/24 -
192.168.1.2 & 255.255.0.0→192.168.0.0/16
このため、異なるネットワークセグメントに属していると判断できます。
例 3
-
IP アドレス 1:
192.168.1.1（サブネットマスク：255.255.252.0） -
IP アドレス 2:
192.168.2.1（サブネットマスク：255.255.252.0）
サブネットマスク 255.255.252.0 を適用すると、どちらも 192.168.0.0/22 のネットワークセグメントに属している ため、同じネットワークセグメント内で直接通信が可能です。
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