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IPv4とIPv6

luagate/ipv4-ipv6-introIPアドレス入門23 枚ネットワーク
スライド103触れる図解124レッスンの導入6

上から下へ、全 23 枚そのまま並べています。

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IPアドレス入門

IPv4とIPv6

アドレスの新旧 〜枯渇とその先へ〜

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目次

今日の流れ

1. IPアドレスとは（復習）

2. IPv4の構造と枯渇

3. IPv6の登場と表記

4. 共存と移行のしくみ

5. まとめと振り返り

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IPアドレス入門 - イントロ

今日のゴール

この時間で身につけてほしいことです。

  • IPアドレスが「ネット上の住所」だと思い出せる
  • IPv4が約43億個で足りなくなった理由が分かる
  • IPv6が実質無限のアドレスを持つと分かる
  • IPv4とIPv6の表記の違いをイメージできる
  • 両者が共存しながら移行している様子が分かる
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IPアドレス入門 - イントロ

IPアドレス とは（復習）

ネットワーク上の機器を見分けるための「住所」にあたる番号です。

IPアドレス（IP Address）

インターネットや社内ネットワークにつながる機器一つひとつに割り当てられる番号。データを正しい相手に届けるための宛先として使われる。

・通信相手を特定する宛先になる

・同じネット内で重複しないよう割り当てる

・人が覚える名前はDNSがIPに変換する

・この番号の規格にIPv4とIPv6がある

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IPアドレス入門 - イントロ

なぜ番号が必要か

郵便と同じで、住所がないと荷物（データ）を届けられません。

宛先を決める
  • どの機器に届けるか指定
  • 住所のような役割
差出人を示す
  • 返事を返す先になる
  • 双方向の通信に必要
世界で共通
  • 同じ規格で運用
  • どこからでも届く
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IPアドレス入門 - IPv4

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第2部 IPv4の構造と枯渇

32ビット・約43億個という限界

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IPアドレス入門 - IPv4

IPv4 の構造

長い間使われてきた、32ビットで表すIPアドレスの規格です。

IPv4（Internet Protocol version 4）

32ビット（0と1が32個）でアドレスを表す規格。人が読みやすいように8ビットずつ4つに区切り、ドットでつないで表記する。

・全体は32ビットの長さ

・8ビットずつ4つの数字に区切る

・各数字は0から255までの値

・表記はドットでつなぐ形式

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IPアドレス入門 - IPv4

IPv4 アドレスの例

ドットで区切られた4つの数字でできています。これがおなじみの形です。

アドレス表記の例

192.0.2.10 のように、0から255までの数字を4つ、ドットでつないで表す。各数字が8ビットぶんの情報を持つ。

・192.0.2.10 が1つのアドレス

・ドットで4つの区画に分かれる

・各区画は8ビット（0〜255）

・合計32ビットで1つの住所

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IPアドレス入門 - IPv4

約43億個という上限

32ビットで作れる組み合わせの数には、はっきりした上限があります。

  • 32ビットで表せる組み合わせは約43億通り
  • 世界の人口より少し多い程度の数
  • スマホやPCが1人で複数台つながる時代
  • 家電やセンサーまでネットにつながる
  • 結果として番号が足りなくなった
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IPアドレス入門 - IPv4

なぜ枯渇したか

想定を超えて接続機器が増えたことが、最大の原因です。

機器の爆発的増加
  • スマホ・PC・タブレット
  • 1人で何台も持つ
IoTの広がり
  • 家電やセンサーも接続
  • つながる物が急増
想定より多い需要
  • 設計当時の予想を超過
  • 43億では足りない
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IPアドレス入門 - IPv6

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第3部 IPv6の登場と表記

128ビット・実質無限のアドレス

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IPアドレス入門 - IPv6

IPv6 の登場

枯渇問題を根本から解決するために作られた、新しい規格です。

IPv6（Internet Protocol version 6）

128ビットでアドレスを表す規格。IPv4の32ビットから大幅に拡張され、事実上無限と言えるほどの数のアドレスを割り当てられる。

・全体は128ビットの長さ

・作れるアドレスは天文学的な数

・実質無限に割り当てられる

・枯渇の心配がほぼなくなる

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IPアドレス入門 - IPv6

アドレス数の桁の違い（イメージ）

IPv4とIPv6では、表せるアドレス数の桁がまるで違います。棒は桁数のイメージです。

40 おおよその桁数32241680
10おおよその桁数
38おおよその桁数
IPv4
IPv6

出典: アドレス総数の桁数を比べた概念図（概算）

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IPアドレス入門 - IPv6

IPv6 の表記

IPv6は4つの数字ではなく、別の区切り文字を使って表します。

IPv6の表記方法

16進数のまとまりを区切り文字でつないで表す。連続するゼロのまとまりは省略でき、長いアドレスを短く書ける工夫がある。

・16進数のまとまりをつないで表記

・区切り文字はコロンを使う

・連続するゼロは省略できる

・例 2001:db8::1

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IPアドレス入門 - IPv6

IPv4 と IPv6 の表記の違い

区切り方と長さが大きく違います。表で並べて見比べましょう。

IPv4
IPv6

ビット長

32ビット

128ビット

区切り

ドットで区切る

コロンで区切る

表記例

192.0.2.10

2001:db8::1

アドレス数

約43億個

実質無限

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IPアドレス入門 - 共存

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第4部 共存と移行

いきなり全部は切り替わらない

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IPアドレス入門 - 共存

デュアルスタック

IPv4とIPv6の両方を同時に話せるようにする、共存のための仕組みです。

デュアルスタック（Dual Stack）

1台の機器がIPv4とIPv6の両方のアドレスを持ち、相手に合わせて使い分ける構成。新旧どちらの相手とも通信できる。

・IPv4とIPv6を同時に持つ

・相手に合わせて使い分ける

・新旧どちらとも通信できる

・移行期をなめらかにつなぐ

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IPアドレス入門 - 共存

移行前と移行後のイメージ

・一気に切り替えるのではなく、両方使える状態を経て少しずつ移ります。

移行前（IPv4中心）

  • ほとんどがIPv4で通信
  • アドレスが足りず工夫が必要
  • 新規の割り当てが難しい

移行後（IPv6が広がる）

  • IPv6が標準で使える
  • アドレス不足から解放される
  • 両対応で安全に移行
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IPアドレス入門 - 共存

移行が進む理由と身近な例

スマホ回線などでは、すでにIPv6が当たり前に使われ始めています。

枯渇への対応
  • 新規アドレスを確保
  • 将来の増加に備える
通信事業者が推進
  • スマホ回線で採用が拡大
  • 新しい回線は両対応
身近な利用
  • 気づかず使っている
  • 家庭の回線でも普及中
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IPアドレス入門 - まとめ
クイズ

振り返りクイズ

今日の内容を確認しましょう。

IPv4が足りなくなった主な理由として最も適切なものはどれ？

A
通信が暗号化されたから
B
32ビットで作れる数が約43億個で機器の増加に追いつかなかったから
C
ドットの区切りが使えなくなったから
D
IPv6が先に作られたから
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IPアドレス入門 - まとめ
答え

振り返りクイズ 解答

IPv4が足りなくなった主な理由として最も適切なものはどれ？

A
通信が暗号化されたから
B
32ビットで作れる数が約43億個で機器の増加に追いつかなかったから
C
ドットの区切りが使えなくなったから
D
IPv6が先に作られたから

IPv4は32ビットで約43億個のアドレスしか作れず、スマホやIoT機器の急増で足りなくなりました。これを解決するために128ビットのIPv6が登場しました。

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IPアドレス入門 - まとめ

質疑・次回予告

今日のまとめと、次に学ぶテーマです。質問があればここで受け付けます。

今日のおさらい
  • IPv4は32ビットで約43億個
  • IPv6は128ビットで実質無限
  • 両対応で少しずつ移行中
次回予告
  • サブネット 〜ネットワークの区切り〜
  • アドレスをグループに分ける考え方
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IPv4は約43億個という限界に達し、IPv6が実質無限のアドレスを用意しました。今は両方を話せるデュアルスタックで、新旧をなめらかにつなぎながら未来へ移行しています。

— IPアドレス入門

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