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IPアドレスの特徴
IPアドレス （Internet Protocol Address） とは、ネットワーク上の機器に割り当てられる「住所」のようなもの。データを正しい機器に届けるために必要な識別番号。
IPアドレスは「 形式（IPv4 / IPv6） 」と「用途（プライベート / パブリック）」の2つの軸で分類され、それぞれ異なる役割を持っている。
二つの形式
IPv4（アイピー・ブイ・フォー）
古くから使われている形式で、それぞれ0から255までの値をとる4つの数字（オクテット）をドットで区切った形式で表現され、全体で32bitの長さを持っている。
例 192.168.0.1
| オクテット番号 | 値(10進数） | bit数（2進数） |
|---|---|---|
| 第1オクテット | 192 | 11000000 |
| 第2オクテット | 168 | 10101000 |
| 第3オクテット | 0 | 00000000 |
| 第4オクテット | 1 | 11000001 |
現在の主流はIPv4ですが、割り当てられる番号が枯渇してきたからIPv6が生まれた。
IPv6（アイピー・ブイ・シックス）
各セグメントが16進数4桁で表されるブロックを8つ、コロンで区切った形式で構成され、全体で128bitの長さを持つ。
例 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
| セグメント番号 | 値(16進数） | bit数（2進数） |
|---|---|---|
| 第1セグメント | 2001 | 0010000000000001 |
| 第2セグメント | 0db8 | 0000110110111000 |
| ... | ... | ... |
| 第8セグメント | 8329 | 1000001100101001 |
ふたつの用途
IPアドレスには大きくわけて2種類がある。
プライベートIPアドレス
- LAN（家庭内・社内ネットワーク）でのみ使えるアドレス
- インターネットには直接アクセスできない
- NAT機能によりルーターがパブリックIPアドレスに変換して通信
パブリックIPアドレス（グローバルIPアドレス）
- インターネット上で使用される一意なIPアドレス
- 世界で重複しないように管理されている
- グローバルIPアドレスとは用語が違うだけで意味は同じ（文脈によって使い分ける）
クラス制はなぜ生まれたのか
1980年代初期、インターネットはまだ始まったばかりの時代。
複数の機関や大学、企業がネットワークを使いたい！って状況になった。
でも当時はIPアドレスの総数 ＝ 約43億個（IPv4）「どうやって効率的に配る？」が問題だった。
IPアドレスのまとまり（ブロック）を配る
インターネットに接続するには、機器ごとにIPアドレスが必要
でも、1台ずつちまちま配るのは非効率だから、
組織ごとに「アドレスの範囲（ブロック）」をまとめて割り当てる
というクラス制がとらえた。
解決策 クラス制（Classful Addressing）
昔の方式で、IPアドレスはA~Eクラスに固定分割されていた。
| クラス | ネットワーク部 | ホスト部 |
|---|---|---|
| A | 8bit | 24bit |
| B | 16bit | 16bit |
| C | 24bit | 8bit |
組織の規模に合わせて、決められたサイズのIPブロックを自動的に渡す仕組み
-
Aクラス：ネットワーク部 8bit + ホスト部 24bit
→ 超巨大組織向け（1個で約1,600万台！） -
Bクラス：ネットワーク部 16bit + ホスト部 16bit
→ 中規模（約6.5万台） -
Cクラス：ネットワーク部 24bit + ホスト部 8bit
→ 小規模（約254台）
しかし問題が...
-
小さな会社がCクラス（254台）を超えると、もう1個もらう必要がある
→ 無駄が出る -
大企業がAクラスをもらっても使い切れない
→ 大量のIPがムダに保持される -
結果、IPアドレスがどんどん足りなくなる！
CIDR（サイダー）記法
解決したのが、CIDR = クラスレスアドレス方式
「もうクラスに縛られるのやめよう」
→ 必要な分だけ、ビット数で指定して配れるようにしよう！
IPアドレスの後ろに「スラッシュ記法（/◯）」でネットワーク部のビット数を指定する。
例 192.168.0.1/24
IPv4は全体で32bit、/24は上位24bitがネットワーク部
11000000101010000000000000000001
太字がネットワーク部となる。
つまり、192.168.0がネットワーク部となる。
クラス制、CIDRの他に、ネットワーク部とホスト部の
区切りを示す別の方法にサブネットマスクがある。
サブネットマスクとは
役割と意味
- IPアドレスのどこまでがネットワーク部かを示すマスク
- ビット単位でネットワークとホストの境界を決める
サブネットマスクとCIDRの対応関係
| CIDR記法 | サブネットマスク |
|---|---|
| /8 | 255.0.0.0 |
| /16 | 255.255.0.0 |
| /24 | 255.255.255.0 |
| /30 | 255.255.255.255 |
IPv6にはサブネットマスクの概念は存在せず、CIDR表記のみを使う
なぜIPv6にサブネットマスクがないのか
- IPv6アドレスは 128bitの16進数
- IPv4みたいに「255.255.255.0」とかで書いても人間が読めない・扱いにくい
- そもそもIPv6では、IPクラスのような枠もなくなってるので、CIDRだけで十分
IPv6は「/64」がデフォルトな理由
IPv6では、基本的に、
- 上位64bit → ネットワーク部
- 下位64bit → インターフェースID（MACアドレスベースの識別子など）
という構成が推奨されてる。
そのため、CIDR表記で「/64」を使うのが標準となった。
サブネットマスクは使われていないのか
現在は、CIDR表記が主流の書き方になったけど、サブネットマスク自体は今もバリバリ使われてる！
なぜCIDRが主流になったのか？
CIDRの目的
- クラス制（A/B/C）によるIPアドレスの無駄遣いを減らすため
- ネットワークをもっと柔軟に分割できるようにするため
- インターネットのルーティング情報を少なくして処理を軽くするため
CIDRの強み
- /24 といった表記は短くて明確
- IPアドレスのまとめ（集約：サマリールート）にも便利
でも、サブネットマスクは今も使う
- ルーターやスイッチの設定画面
→ 255.255.255.0 のように、サブネットマスク形式で入力することが多い - WindowsやMacのネットワーク設定画面
→ 「サブネットマスク」の項目はあるし、CIDRでは入力できない
CIDRは表記法として主流になっただけで、サブネットマスクという考え方や値は今も現役！