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ipaddress.si

IPv4 のしくみ

いまもインターネットの通信の大半を運ぶ 32 ビット。その書き方、分け方、共有のしかた、予約のされ方を見ていきます。

IPv4 アドレスを調べる

IPv4 アドレスとは

IPv4 アドレスは、ネットワークインターフェースを識別する 32 ビットの数値です。人が読むときはドット区切りの 10 進表記で、0〜255 の 4 つの数値(それぞれ 8 ビット=1 オクテット)で書きます。192.0.2.10 の実体は 11000000 00000000 00000010 00001010 です。

32 ビットで表せるアドレスは約 43 億個(2³²)。RFC 791 でプロトコルが定義された 1981 年には十分に思えましたが、現在の何十億台ものスマートフォン、パソコン、サーバーには足りません。だからこそ IPv6 が生まれ、多くの IPv4 ネットワークがアドレスを共有しているのです。

グローバルアドレスとプライベートアドレス

グローバル(パブリック)アドレスは世界で一意で、インターネット上でルーティングされます。家庭のルーターや携帯キャリアはこれを持っており、ウェブサイトにもこのアドレスで到達します。

プライベートアドレス(RFC 1918)はどのネットワーク内でも再利用でき、公衆インターネットでは決してルーティングされません。

範囲 CIDR アドレス数
10.0.0.0 – 10.255.255.255 10.0.0.0/8 16,777,216
172.16.0.0 – 172.31.255.255 172.16.0.0/12 1,048,576
192.168.0.0 – 192.168.255.255 192.168.0.0/16 65,536

プライベートアドレスを持つ機器は NAT(ネットワークアドレス変換)を通じてインターネットに出ます。ルーターが送信パケットを書き換え、自分のグローバルアドレスを付けるのです。このサイトに表示されるアドレスが、ノートパソコンではなくルーターのアドレスであることが多いのはこのためです。

CGNAT と 100.64.0.0/10

多くの ISP、特にモバイル回線では、NAT がもう 1 段加わります。これがキャリアグレード NAT(CGNAT)です。ルーターには共有アドレス範囲 100.64.0.0/10(RFC 6598)からアドレスが割り当てられ、何百もの契約者が 1 つのグローバル IPv4 アドレスを共有します。ルーターの WAN アドレスがここに表示されるアドレスと違う場合は、CGNAT の内側にいる可能性が高いでしょう。

CIDR 表記とサブネット

CIDR(Classless Inter-Domain Routing、RFC 4632)は、アドレスのブロックを アドレス/プレフィックス長 で表します。プレフィックス長は、先頭から何ビットが固定されているか(ネットワーク部)を示し、残りがホスト部です。

  • /24 → ホスト部 8 ビット → 256 アドレス(例:192.168.1.0 – 192.168.1.255)
  • /16 → ホスト部 16 ビット → 65,536 アドレス
  • /32 → 1 つのアドレス

従来のサブネットでは先頭がネットワークアドレス、末尾がブロードキャストアドレスなので、/24 で使えるホストは 254 個です。ポイントツーポイント回線では、両方のアドレスを使える /31 を利用できます(RFC 3021)。

CIDR 以前は、アドレスは固定のクラス(A=/8、B=/16、C=/24)で配布されていました。クラスはアドレスの無駄が多く 1993 年に廃止されましたが、用語はいまも耳にします。

192
11000000
168
10101000
1
00000001
42
00101010
ネットワーク部: 24ホスト部: 8
ネットワークアドレス
192.168.1.0
ブロードキャストアドレス
192.168.1.255
利用可能なホスト数
254
スコープ
プライベートPrivate-Use

特殊用途アドレス

一部のブロックは IANA によって特定の用途に予約されており、顧客に割り当てられることはありません。下の表は IANA の特殊用途アドレスレジストリから生成しており、このサイトはそれを使ってすべての検索結果を分類しています。

ブロック用途参照グローバル到達可能
0.0.0.0/8This networkRFC 791いいえ
10.0.0.0/8Private-UseRFC 1918いいえ
100.64.0.0/10Shared Address Space (CGNAT)RFC 6598いいえ
127.0.0.0/8LoopbackRFC 1122いいえ
169.254.0.0/16Link-LocalRFC 3927いいえ
172.16.0.0/12Private-UseRFC 1918いいえ
192.0.0.0/24IETF Protocol AssignmentsRFC 6890いいえ
192.0.2.0/24Documentation (TEST-NET-1)RFC 5737いいえ
192.31.196.0/24AS112-v4RFC 7535はい
192.52.193.0/24AMTRFC 7450はい
192.88.99.0/24Deprecated 6to4 Relay AnycastRFC 7526いいえ
192.168.0.0/16Private-UseRFC 1918いいえ
192.175.48.0/24Direct Delegation AS112 ServiceRFC 7534はい
198.18.0.0/15BenchmarkingRFC 2544いいえ
198.51.100.0/24Documentation (TEST-NET-2)RFC 5737いいえ
203.0.113.0/24Documentation (TEST-NET-3)RFC 5737いいえ
224.0.0.0/4MulticastRFC 5771いいえ
240.0.0.0/4Reserved for future useRFC 1112いいえ
255.255.255.255/32Limited BroadcastRFC 919いいえ

IPv4 が枯渇した理由

IANA は 2011 年 2 月、最後の未使用 /8 ブロックを 5 つの地域インターネットレジストリに配布しました。その後、各 RIR も次々に在庫を使い果たしました。APNIC は 2011 年、RIPE NCC は通常の割り当てについて 2019 年です。現在、新たな IPv4 アドレスは二次市場での移転によって入手され、1 アドレスあたり数十ドルで取引されています。

業界の対応は 3 つです。アドレスを共有する NAT、プロバイダー側の CGNAT、そしてアドレスを共有する必要自体をなくす IPv6 です。

よくある質問

IPv4 アドレスはいくつありますか?
2³² = 4,294,967,296 個です。公衆インターネットで使えるのは約 37 億個で、残りはプライベートネットワーク、マルチキャスト、その他の特殊用途に予約されています。
192.168.1.1 はグローバル IP アドレスですか?
いいえ。192.168.0.0/16 はプライベート範囲(RFC 1918)です。192.168.1.1 は家庭用ルーターの管理画面でよく使われる既定のアドレスです。
IP アドレスが変わるのはなぜ?
多くの ISP はグローバルアドレスをプールから動的に割り当てています。ルーターの再接続やリースの期限切れでアドレスが変わることがあります。固定 IP は通常オプション料金です。
2 台の機器が同じ IPv4 アドレスを持てますか?
同じネットワーク内では持てません。プライベートアドレスは異なるネットワーク間で再利用され、NAT によって多数の機器が 1 つのグローバルアドレスを共有できます。