IPアドレスとは何ですか?

IPアドレスとは何ですか?ネットワーク上のすべてのマシンには一意の識別子があります。郵便で送る手紙の宛先を指定するのと同じように、コンピュータは一意の識別子を使用して、ネットワーク上の特定のコンピュータにデータを送信します。

現在、インターネット上のすべてのコンピュータを含むほとんどのネットワークは、ネットワーク上での通信方法の標準として TCP/IP プロトコルを使用しています。 TCP/IP プロトコルでは、コンピュータの一意の識別子を IP アドレスと呼びます。

IP アドレスには、IP バージョン 4 (IPv4) と IP バージョン 6 (IPv6) の 2 つの規格があります。 IP アドレスを持つすべてのコンピュータには IPv4 アドレスがあり、ほとんどのコンピュータは新しい IPv6 アドレス システムも使用します。 2 つのアドレス タイプの違いは次のとおりです。

IPv4 アドレス指定の黎明期、インターネットは今日ほど商業的に大きなセンセーションを巻き起こしていませんでした。また、ほとんどのネットワークはプライベートであり、世界中の他のネットワークから遮断されていました。インターネットが爆発的に普及したとき、一意のインターネット アドレスを識別するのに 32 ビットしかないため、やがて IP アドレスが不足してしまうのではないかという懸念が生じました。

IPv4 では、232 通りの組み合わせがあり、43 億弱の一意のアドレスが提供されます。 IPv6 では、ストレスを軽減できる 2,128 個のアドレスが可能になりました。後で、コンピュータの IPv4 または IPv6 アドレスを理解する方法を詳しく見ていきます。

コンピュータが IP アドレスを取得する方法

IP アドレスは動的または静的のいずれかになります。静的アドレスは、永続的に割り当てられるアドレスです。インターネット サービス プロバイダーによって静的 IP アドレスが割り当てられることはまれです。ローカル ネットワーク上のデバイスに静的 IP アドレスを割り当てることができますが、TCP/IP についてよく理解せずに使用すると、ネットワークの問題が発生する可能性があります。

動的 IP アドレスが最も一般的です。これらは、ネットワーク上で実行されているサービスである動的ホスト構成プロトコル (DHCP) によって割り当てられます。 DHCP は通常、ルーターや専用の DHCP サーバーなどのネットワーク ハードウェア上で実行されます。

動的 IP アドレスはリース システムを使用して発行されます。つまり、IP アドレスは限られた期間のみアクティブになります。リースの有効期限が切れると、コンピュータは自動的に新しいリースを要求します。場合によっては、特にリース間でコンピュータがネットワークから切断されていた場合、コンピュータが新しい IP アドレスを取得することも意味します。

通常、ネットワーク上の IP アドレスの競合 (同じ IP アドレスを持つ 2 台のコンピュータ) についてコンピュータが警告しない限り、このプロセスはユーザーに対して透過的です。アドレスの競合はまれであり、今日のテクノロジーでは通常、問題は自動的に解決されます。

次に、IP アドレスの重要な部分と特定のアドレスの特別な役割を詳しく見てみましょう。

IPクラス

先ほど、IPv4 アドレスは 4 つの 8 桁の 2 進数を表すと読みました。つまり、各数値は 2 進数で 00000000 ～ 11111111、10 進数 (基数 10) で 0 ～ 255 になる可能性があります。つまり、0.0.0.0 ～ 255.255.255.255 です。

ただし、その範囲内の一部の番号は、TCP/IP ネットワーク上で特定の目的のために予約されています。これらの予約は、TCP/IP アドレス指定の権威である Internet Assigned Numbers Authority (IANA) によって認識されています。 4 つの具体的な予約には次のものが含まれます。

他の IP アドレス予約はサブネット クラス用です。サブネットワークは、ルータを介して大規模なネットワークに接続されたコンピュータの小規模なネットワークです。サブネットは独自のアドレス システムを持つことができるため、同じサブネット上のコンピュータは、大規模なネットワークを介してデータを送信せずに迅速に通信できます。

インターネットを含む TCP/IP ネットワーク上のルーターは、1 つ以上のサブネットを認識し、ネットワーク トラフィックを適切にルーティングするように構成されています。サブネット用に予約されている IP アドレスは次のとおりです。

最初の 3 つ (クラス A、B、および C 内) は、サブネットの作成に最もよく使用されるものです。後で、サブネットがこれらのアドレスをどのように使用するかを見ていきます。 IANA は、インターネット技術特別調査委員会 (IETF) の文書 RFC 5771 内でマルチキャスト アドレスの具体的な用途について概説しています。ただし、1989 年の文書 RFC 1112 でクラス E アドレスのブロックを予約して以来、クラス E アドレスの目的や将来の計画は指定されていません。 IPv6 に関して、インターネットでは、IANA がクラス E を一般用途にリリースすべきかどうかについての議論でいっぱいでした。

次に、サブネットがどのように機能するかを見て、予約されていない IP アドレスをインターネット上に公開しているのが誰であるかを調べてみましょう。

インターネットアドレスとサブネット

以下は、ISP 接続とコンピューターの間にルーター (無線または有線) を使用している場合に、自宅のコンピューターにある可能性のあるサブネット IP アドレスの例です。

IANA は、IP アドレスを予約することに加えて、IP アドレスのブロックを特定のエンティティ (通常は商業組織または政府組織) に割り当てる責任もあります。インターネット サービス プロバイダー (ISP) は、これらのエンティティの 1 つである場合もあれば、それらのエンティティの 1 つが管理する大きなブロックの一部である場合もあります。インターネットに接続すると、ISP からこれらのアドレスのいずれかが割り当てられます。 IANA の IPv4 アドレスの割り当てと予約の完全なリストは、IANA の Web サイト でご覧いただけます。

インターネットに 1 台のコンピュータのみを接続する場合、そのコンピュータは ISP からのアドレスを使用できます。しかし、今日では多くの家庭がルーターを使用して、複数のコンピューター間で 1 つのインターネット接続を共有しています。

ルーターを使用してインターネット接続を共有する場合、ルーターは ISP から直接発行される IP アドレスを取得します。次に、そのルーターに接続されているすべてのコンピューターのサブネットを作成して管理します。コンピュータのアドレスが前にリストした予約済みのサブネット範囲のいずれかに該当する場合は、インターネットに直接接続するのではなく、ルーターを経由することになります。

サブネット上の IP アドレスには、ネットワークとノードという 2 つの部分があります。ネットワーク部分はサブネット自体を識別します。ノードはホストとも呼ばれ、ネットワークに接続され、一意のアドレスを必要とする個別のコンピュータ機器です。各コンピュータは、サブネット マスクを使用して IP アドレスの 2 つの部分を分離する方法を認識しています。サブネット マスクは IP アドレスに似ていますが、実際には、IP アドレスのどの部分がネットワークとノードを指定するかを決定するために使用される単なるフィルターです 。

サブネット マスクは、一連の 1 ビットとそれに続く一連の 0 ビットで構成されます。 1 ビットは、IP アドレス内のネットワーク ビットをマスクし、そのネットワーク上の一意のノードを識別するビットのみを明らかにするビットを示します。 IPv4 標準では、最も一般的に使用されるサブネット マスクは、次のように 1 と 0 の完全なオクテットを持ちます。

大規模なネットワークを設定する人は、必要なサブネットまたはノードの数に基づいて、どのサブネット マスクが最適であるかを決定します。サブネットの数を増やすには、ネットワークに使用するビット数を増やします。サブネットあたりのノード数が多い場合は、ノードにより多くのビットを使用します。これは、標準以外のマスク値を使用することを意味する可能性があります。たとえば、ネットワークに 10 ビット、ノードに 22 ビットを使用する場合、サブネット マスク値の 2 番目のオクテットに 11000000 を使用する必要があり、サブネット マスク値は 255.192.0.0 になります。

サブネット内の IP アドレスに関して注意すべきもう 1 つの重要な点は、最初と最後のアドレスが予約されているということです。最初のアドレスはサブネット自体を識別し、最後のアドレスはそのサブネット上のシステムのブロードキャスト アドレスを識別します。

プライベート IP アドレスとパブリック IP アドレスについて

プライベート IP アドレスとパブリック IP アドレスを区別する方法を学ぶことも重要です。これらの分類はさまざまな目的を果たしますが、どちらもデバイスがインターネット上およびローカル ネットワーク内で通信する方法の基本です 。

割り当てと登録

パブリック IP アドレスは世界的に一意であり、Internet Assigned Numbers Authority またはローカル インターネット レジストリに登録する必要があります。これは、各パブリック IP アドレスが確実に区別され、インターネット経由でアクセスできるようにするために行われます。

一方、プライベート IP アドレスは中央機関によって登録または管理されません。これらは、家庭、学校、オフィスなどのプライベート ネットワーク内で使用するために割り当てられます。

アクセシビリティと範囲

前述したように、パブリック IP アドレスはインターネット経由でアクセスできるため、外部ネットワーク通信には不可欠です。これらは、ローカル ネットワークの外部から直接アクセスできる必要があるデバイスに割り当てられます。これには、Web サーバー、電子メール サーバー、ローカル ネットワークを Web に接続するルーターなどが含まれます。

プライベート IP アドレスを使用すると、同じネットワーク内の複数のデバイスが相互に通信できるようになります。これらのアドレスにはネットワークの外部から直接アクセスできません。

セキュリティとコスト

パブリック IP アドレスは公共的な性質を持っているため、慎重な管理が必要です。パブリック IP を持つデバイスをセキュリティの脅威による不正アクセスから保護するには、ファイアウォール、侵入検知システム、その他のセキュリティ対策が必要になることがよくあります。

繰り返しになりますが、プライベート IP アドレスは閉回路で動作するため、安全性を高めるための分離レベルが確立されます。さらに、プライベート IP は自由に利用でき、さまざまなネットワークで再利用できるため、限られたパブリック IP アドレスの供給を節約し、組織や個人のコストを削減するのに役立ちます。

デジタル通信における IP アドレスの役割

インターネット プロトコル アドレスほど現代の通信の中心となる概念はほとんどありません。 IP アドレスを使用すると、世界中のデバイスが瞬時に相互に検索され、通信できるようになります。インターネットがどれほど進歩したとしても、IP アドレスは依然として、インターネットの車輪が動き続けることを可能にする不可欠な歯車です。

学習したように、IP アドレスは、デジタル世界の接続と機能を支える基本的な要素です。そして、IP アドレスの性質と機能を解明することで、実際に機能している仕組みをより深く理解できるだけでなく、より自信を持って通信環境をナビゲートし、形成することができるようになります。