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もうIPv6アドレスが主流になるぞ!インターネット通信の仕組みと「IPv4」「IPv6」アドレスについて。

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もうIPv6アドレスが主流になるぞ!インターネット通信の仕組みと「IPv4」「IPv6」アドレスについて。

2020年以降は5Gの普及により、さまざまなモノがインターネットにつながるIOTが一気に加速します。それにより、以前より危惧されていた「IPv4」IPアドレスの枯渇が必ず発生致します。これからのインターネット接続には、現在主流である「IPv4」に変わり、「IPv6」のIPアドレスでの通信が必須となるでしょう。今回は、インターネット通信の仕組みと 「IPv4」 、今後の主流となるIPアドレス「IPv6」について、簡単にまとめたいと思います。

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インターネットにつながる仕組み

インターネット仕組み

固定回線とISP(インターネットサービスプロバイダ)

ご存知の通り、インターネットに接続する為には、回線の契約とプロバイダの契約が必須です。固定回線でいうと、回線はNTT、ソフトバンク、KDDI等が展開していますね。ISP(プロバイダ)はso-net、nifty、Biglobe等です。道路でたとえると、回線が高速道路で、ISPがインターチェンジ(入口)にあたります。

回線とISPを個別で契約する事を「水平展開型」といい、同じ会社で契約する事を「垂直統合型」と呼んでます。例えば大手携帯3社は、基本的に契約会社の回線、アクセスポイントに接続するので 「垂直統合型」 になりますね。かわってMVNOだと、基本的には回線が大手の回線で、アクセスポイントはmaineoとか、Biglobeとか契約したsim依存するので、 「水平展開型」といえますね。

グローバルIPとプライベートIP

回線契約後は、ISPより支給されるIPアドレスを使いインターネットに接続する事になります。このIPアドレスを「グローバルIPアドレス」と呼びます。インターネット上の住所にあたるものですね。これは、HGW(ホームゲートウェイ)、いわゆるルーターですね、ルーターの外側、WANと呼ばれてますが、インターネット側に付与されるアドレスになります。基本、1つのアドレスが付与されます。

プライベートアドレスは、HGWの内側、LAN側の電子機器に割り振られるアドレスになります。グローバルIPがマンションの住所だとすれば、プライベートアドレスは部屋の番号になりますね。このアドレスは、グローバルアドレスとは異なる範囲の番号が割り振られているし、繋がりのないローカルエリアならば(違う会社とかのネットワークとか)同じ番号を使用可能である。そのため、グローバルアドレスの節約に貢献している。

各電子機器には、それぞれ違う番号のアドレスが付与され、これは手動で割り振る(固定)ことも出来るし、DHCPで自動で割り振る事も可能です。サーバーとかは固定にする事が多いですね。

インターネット接続

家のPCからWEBサイトにアクセスする事を考えます。まず、PCから家庭内LANに宛先のアドレスが無いかパケット(データ)をブロードキャスト(ネットワーク全体に送信)します、返事が無ければデフォルトゲートウェイ(ルーター)に送信され、外部へ出て行きます。この時に、「NAT」という機能で、送信元のアドレスが、プライベートアドレスからグローバルアドレスへと変換されます。ついでに、送信元の機器を識別するプライベートアドレスは「ポート番号」に結び付けられ、ルーターに保存されます。※この時、パケットにも送信元識別としてポート番号が追加されます。

外部へ出たパケットは、まずアクセスポイント(プロバイダ)を経由し、インターネット網につながり、最終的に目的のサイトへたどり着きます。

サイトにたどり着けば、次は送信元アドレス宛てにサイトから応答が戻ってきます。自宅のルーターまで応答が返ってきたら、「ポート番号」と結びついているプライベートIPを参照し、アクセス元の機器へ応答が返ってくる仕組みです。

IPv4アドレス

IPv4

現在主流である「IPv4」について説明します。IPv4は、8ビットずつ4つのブロックに分けられ、それぞれのブロックを10進数で表します。

例:11000000/10101000/00000000/00000001 = 192.168.0.1

上記の場合、クラスCのプライベートアドレスの一例ですが、ネットワークアドレスは左の3ブロック(3オクテット)がネットワーク部、残り1ブロックがホスト部となります。他にもクラス分けや、グローバルアドレスの内訳等ありますが、割愛します。

IPv4アドレスは、32ビットの数値で表されます。つまり、2の32乗(約43億)個のIPアドレスが使用できる訳です。しかし今、世界の人口が約76億人といわれています。それだけでも足りない上に、IOTでさまざまなモノがインターネットにつながるとなれば、到底IPv4では足りない事が分かります 。

IPv6アドレス

IPv6

今後確実に主流になる「IPv6」は、128ビットを16ビットごとにブロック化し、8ブロックに分けて16進数で表します。

例:0010000000000000/………./1000001010101111 = 2001/………/82af

間を省略しましたが、基本的には上記のように16進の4ケタの英数字8ブロックで表されます。

このように、IPv6は128ビットのIPアドレスになる為、IPv4に比べて飛躍的に使用できるアドレスの数が増えています。具体的には2の128乗(3.4×10の38乗)個のアドレスが使用可能である。つまり、無尽蔵に近い数を使用できるという訳です。

IPv6アドレスで変わる事

変革の時

通信速度が速くなる

NTT回線の場合、IPv4では、「PPPoE」という接続方式をとっています。これはISP経由(NGNの網終端装置経由)で通信する仕組みであり、ほとんどの契約者がこの方式で通信している為、時間帯によっては通信が混雑することがあります。

IPv6では、「IPoE」という接続方式(ネイティブ方式)があり、従来のISPを経由 (NGNの網終端装置経由) せずに、別のルートで通信が可能である事から、利用者が少ないルートで通信が可能、結果速度が速くなるという仕組みです。ただし、IPv6でも 「PPPoE」接続が可能ですので、速度を速めたいなら 「IPoE」 で通信する事が必須です。ちなみに、 「IPoE」 で通信するには別途契約が必要。詳細は契約しているISPのサイトで確認できます。

プライベートアドレスが不要になる

そもそも、グローバルアドレスの数に限界があるからプライベートアドレスとの役割分担が出来た訳で、グローバルアドレスに余裕があれば、全ての機器にそれを割り振ればいいだけの話ですよね。IPv6には、IOTを含め全ての電子機器にグローバルアドレスを付与出来る余裕がありますので、ゆくゆくはプライベートアドレスの概念が無くなる日が訪れるでしょう。ですから、ルーターの「NAT」の機能が不要になる訳です。ネットワーク界に革命が起こると言っても過言じゃないでしょう。

インターネット通信の仕組みと「IPv4」「IPv6」アドレスまとめ

時代の速度

5Gが運用され、IOTが本格的に普及し始めれば、ほんとに一気に、今当たり前になっているネットワークの運用ががらりと変わるでしょうね。IPv4とIPv6には互換性が無いため、WEBサイトやルーター等、いわゆるL2以上のプロトコルはIPv6対応に改善が必要ですが、すでにどんどん進んでます。テクノロジーの進化がどんどん早くなってます、遅れないように、常に最新の情報を取り入れていかないといけませんね。

※5Gについてはコチラ→「次世代通信規格5Gとは?」意外と知らないIOTの要素。スマートフォンに次ぐ革命が起きる!