TCP/IPへの疑問その2

このドキュメントは、実際に筆者が ChatGPT に投げかけた質問とその回答を 輪読形式 でまとめたものです。単なる Q&A の羅列ではなく、背景→課題→回答→深掘り → コード例／実践Tips という流れで理解が定着するよう構成しています。

1. サブネットマスクはなぜ必要？

背景

IP アドレス (IPv4) は 32bit。ここをネットワーク部とホスト部に分ける「境界線」がサブネットマスクです。

課題

境界線が無いと PC は「宛先が同じネットにいるのか？」を判断できず、すべてをブロードキャスト or すべてをルータ送りにしてしまう。結果、輻輳 or ブラックホール通信に。

回答 & 深掘り

問題	サブネットマスクが解決すること
ARP ブロードキャストが洪水	/24 で切れば 254 台までに限定
ルータの経路表が巨大化	プレフィックスごとに集約できる (CIDR)
アドレスの無駄遣い	`/26` `/30` と可変で割り当て可

Python 実例 : IP とマスクからネットワーク部を取り出す

from ipaddress import ip_network
net = ip_network('192.168.1.123/26', strict=False)
print(net.network_address)  # -> 192.168.1.64
print(net.broadcast_address)  # -> 192.168.1.127

2. プライベート IP アドレスの正体と歴史

RFC1918 (1996) で次の 3 範囲が予約。

クラス	範囲	ホスト数	主な用途
A	`10.0.0.0/8`	1,677 万	企業・DC
B	`172.16.0.0/12`	104 万	企業 LAN
C	`192.168.0.0/16`	65,534	家庭用ルータ

なぜ “中途半端” な数字？ 当時比較的空いていて、クラス A/B/C それぞれ 1 つずつ確保できたため。

3. IPv4 アドレス枯渇をどう乗り越えている？

NAT / PAT : 1 つのグローバル IP を数百台で共有
CGNAT : ISP レベルでさらに共有
CIDR : 可変長プレフィックスで空きアドレス削減
IPv6 : 3.4×10^38 個で実質無限

IPv6の利用率：43.14 % ... Google IPv6 Adoption〈2025-05-06 時点〉
https://www.google.com/intl/en/ipv6/statistics.html#tab=ipv6-adoption

4. `curl ifconfig.me` で出る IP は？

何？ルータ or CGNAT が持つ “今外から見える” グローバル IP
変わる要素 : ルータ再起動・回線再接続・VPN/テザリング・回線切替
変わらない要素 : PC 再起動・LAN ケーブル抜き差し

5. トレースルートで通信の旅を覗く

実行例

traceroute www.google.com

 1  192.168.11.1 (自宅ルータ)
 2  bbtec.net (ISP)
 4  10.9.203.6 (CGN内)
 5  209.85.149.253 (Google AS15169)
 8  nrt13s72-in-f4.1e100.net (142.251.222.36) (成田DC)

観察ポイント

ISP ドメインで自宅回線種別がわかる
10.x.x.x は ISP 内私設ネット
Google IP は whois で AS15169 確認可

6. 企業が持つ巨大 IP ブロックを調べる

whois 例

whois 3.165.11.67 | grep -E 'OrgName|CIDR'
# OrgName: Amazon Technologies Inc.
# CIDR:    3.128.0.0/9

7. グローバル IP はユニーク？動的？

ユニーク性 : RIR (ARIN, APNIC, etc.) が重複なく割当
動的 or 固定 : ISP の契約次第 (家庭=動的, 法人=固定)
個人特定 : ISP がログ保持&法的手続きで紐づけ可能

8. ルーターは IP をいくつ持てる？

WXR‑1750DHP2 のケース

項目	仕様
WAN ポート	1 (PPPoE 1セッション)
最大グローバルIP	1
DHCP 配布可能数	253 (192.168.11.2‑254)
マルチWAN	非対応
固定IP対応	1個まで (要ISP契約)

9. 光コンセントの数と IP 数は無関係

光コンセント = 物理層 termination。IP=OSI Layer3。レイヤ違いの話なので関係しない。

10. ルーターで接続端末と MAC アドレスを確認する

ブラウザで http://192.168.11.1 → ログイン
「ステータス → 無線LAN接続状況」
IP / MAC / 電波帯域を確認

11. `ifconfig` から読み解く Mac の状態

IF	用途	IP/MAC	状態
en0	Wi‑Fi	192.168.11.2	Active
awdl0	AirDrop	fe80::..	Active
utunX	VPN/Private Relay	IPv6 Only	Active
lo0	Loopback	127.0.0.1	Active
その他	仮想／未使用	-	Inactive

Tip: netstat -rn でルーティングテーブルを確認すれば、どの IF を経由して外に出るか分かる。

12. HTTP は TCP? UDP?

従来 HTTP/1.1・HTTP/2 = TCP (Port 80/443)
HTTP/3 = QUIC (UDP/443) で 0‑RTT・接続移動を実現

TCP 3‑Way Handshake おさらい

QUIC 0‑RTT イメージ

次回予告

IP ヘッダ詳細フィールドをバイナリで分解
NAT テーブルのリアルタイム観察方法
IPv6 でのプレフィックス委譲と RA ガード

© 2025 Keita & ChatGPT