ISPワンオペ物語　８

第8部 IPv4、IPv6、PPPoE、IPoE……何を言っているのか分からない？

ISPの仕組みを、できるだけ分かりやすく説明してみる

ISPの仕事をしていると、「IPv6にしたら速くなりますか？」と聞かれることがあります。

でも、その答えは意外と簡単ではありません。
そもそもIPv6とPPPoEとIPoEは別の話だからです。

僕もISPの仕事を長年続けてきましたが、こうした仕組みを説明する機会は意外と多くありません。

今回は、普段何気なく使っているインターネットが、どのような仕組みで動いているのかを、できるだけ分かりやすく説明してみたいと思います。

1. IPアドレスって何？

まずは、IPアドレスから説明します。

IPアドレスとは、インターネット上で通信相手を識別するための番号です。
よく「インターネット上の住所」と例えられます。

例えば、みなさんが今、このnoteの記事を読んでいるとします。
スマートフォンやパソコンからnoteのサーバーにアクセスしていますが、その通信にはIPアドレスが使われています。
通信相手がどこにいるのか、どこへデータを届ければよいのかを判断するために必要なものです。

IPアドレスには、大きく分けてIPv4とIPv6の2種類があります。
現在も広く使われているIPv4は、32ビットの番号で構成されています。
その組み合わせは、約43億個です。

一方、世界人口はすでに80億人を超えています。
単純に比較しても、世界中の人に1つずつ割り当てることすらできません。

しかも、実際には一人でスマートフォン、パソコン、タブレット、テレビなど、複数の機器を使っています。
これでは、IPv4アドレスが足りなくなるのも当然です。

そこで登場したのがIPv6です。

IPv6は128ビットで構成され、その組み合わせは約3.4×10の38乗。
IPv4とは比較にならないほど膨大な数になります。

2. IPv4アドレスは枯渇した。それなのに、なぜ今も使えるの？

実は、IPv4アドレスはすでに枯渇しています。

2011年には、IANAが管理するIPv4アドレスの通常在庫がなくなり、その後、APNICなど各地域の管理組織でも通常在庫からの新規割り当てが終了しました。

つまり、以前のように必要な数のIPv4アドレスを自由に取得することはできなくなっています。

では、IPv4を使った新しいサービスは、もう作れないのでしょうか。
そんなことはありません。

実は、使われなくなったIPv4アドレスを、別の企業へ移転する仕組みがあります。

例えば、事業を終了した企業が保有していたIPv4アドレスを、新しいサービスを立ち上げる企業が引き継ぐ。
こうした移転によって、現在でもIPv4アドレスを必要とする新しいサービスが提供されています。

IPv4アドレスは限られた資源です。
そのため、移転に伴う取引価格も発生しており、事業者にとっては調達コストの問題にもなっています。

また、IPv4アドレスが不足している事業者の中には、NATという技術を使って、複数の利用者で1つのIPv4アドレスを共有する仕組みを導入しているところもあります。

家庭でも、ルーターを使って複数のパソコンやスマートフォンをインターネットにつないでいますよね。
あれもNATの仕組みを利用しています。

さらにISP側でも、CGNATという仕組みを使い、複数の契約者でグローバルIPv4アドレスを共有することがあります。

一方、海外にはIPv6アドレスだけでサービスを提供している事業者もあります。

IPv4を使い続けるために工夫する事業者もあれば、IPv6だけでサービスを提供する事業者もある。
IPv4からIPv6への移行は、世界中で少しずつ進んでいるのです。

3. IPv6にすれば、すべて解決するの？

それなら、IPv4をやめて、すべてIPv6にすればよいのではないか。

そう思うかもしれません。
確かに、IPv6のアドレス数は膨大です。

しかし、問題はそれだけではありません。
インターネット上のサービスが、すべてIPv6に対応しているわけではないからです。

例えば、接続する側のパソコンやルーター、ISPがIPv6に対応していても、アクセス先のWebサイトやサービスがIPv4にしか対応していなければ、そのままでは通信できません。

インターネットの世界には、今でもIPv4で動いているサービスが数多く残っています。
そのため、IPv6に対応したネットワークから、IPv4のサービスにもアクセスできる仕組みが必要になります。

そこで登場するのが「IPv4 over IPv6」という技術です。

簡単に言えば、IPv4の通信をIPv6のネットワーク上に通す仕組みです。
IPv4とIPv6を単純に変換するわけではありません。
IPv6のネットワークを利用しながら、従来のIPv4サービスにもアクセスできるようにする技術です。

代表的な方式として、MAP-EやDS-Liteなどがあります。
「v6プラス」や「クロスパス」といったサービス名を聞いたことがある方もいると思います。
これらは、IPv4 over IPv6の技術を利用した接続サービスです。

つまり、現在のインターネットは、IPv4をすぐに捨てることができないため、IPv6と共存しながら移行を進めているのです。

4. PPPoEとIPoEって何が違うの？

次に、接続方式について説明します。

光回線を利用している方なら、PPPoEやIPoEという言葉を聞いたことがあるかもしれません。

これは、インターネットへの接続方式の違いです。
以前から使われているのがPPPoE方式です。
フレッツ光を利用する場合、ISPから接続用のIDとパスワードが発行され、それをルーターなどに設定してインターネットに接続していました。

この接続方式では、NTT東西のNGNとISPを接続するために「網終端装置」という設備を経由します。

この網終端装置やその先のネットワークが混雑すると、通信速度が低下することがあります。これは、PPPoE利用時に速度が低下する原因の一つです。ただし、速度低下の原因は宅内機器や回線、接続先など、ほかにも考えられます。

では、網終端装置を増やせばよいのではないか。
そう思いますよね。

ところが、網終端装置はNTT東西のネットワーク設備です。
ISPが自分の判断だけで自由に増設できるものではありません。

ISP側から増設を申し入れ、NTT東西との調整や所定の条件を満たす必要があります。
つまり、通信量が増えたからといって、ISPが好きなタイミングで設備を増やせるわけではなかったのです。

そこで登場したのがIPoE方式です。

IPoE方式では、PPPoE方式とは異なる接続構成を利用します。
VNE事業者と呼ばれる会社がNTT東西のNGNに接続し、その先のインターネット接続を提供します。

VNE事業者は、自社の設備や接続容量を増強することで、トラフィックの増加に対応できます。

もちろん、IPoEなら無制限に通信量を増やせるわけではありません。
それでも、PPPoEとは設備の構成や増強の仕組みが異なります。
結果として、通信量の増加に悩むISPにとって、IPoEは有力な選択肢になりました。

ちなみに、PPPoEとIPoEは接続方式の違いであり、IPv4とIPv6はIPのバージョンの違いです。
この2つは混同しやすいので、覚えておいてください。

5. VNE事業者はなぜ9社しかいないの？

ここで、VNEという事業者について説明します。

VNEとは、Virtual Network Enablerの略です。

簡単に言うと、IPoE方式の接続基盤を提供する事業者です。
VNE事業者は、自社でIPoE接続サービスを構築し、他のISPに対して接続サービスを提供します。

ISPは、そのサービスを仕入れ、自社ブランドのインターネット接続サービスとして利用者に提供しているのです。

つまり、みなさんが契約しているISPが、必ずしも自社でIPoEの接続設備を持っているとは限りません。
裏側では、別のVNE事業者の設備を利用している場合があるのです。

現在、NTT東西のNGNに接続するVNE事業者は9社です。

なぜ、これほど少ないのでしょうか。
実は、NTT東西のNGNに接続できるVNE事業者の数には上限があり、最大16社とされています。
この枠は、VNE事業者にとって大きな意味を持ちます。
多くのISPに接続サービスを提供できる可能性があるからです。

しかし、VNE事業者になるには、NGNと接続するための大規模な設備投資が必要です。
さらに、設備を構築するだけではありません。
安定した通信を提供するための運用体制も必要になります。
そのため、どのISPでも簡単に参入できるわけではありません。

結果として、通信事業者グループの中で接続基盤をまとめる事業者や、一定の規模と設備投資能力を持つ事業者がVNEとして参入してきました。

各ISPがそれぞれ同じような設備を持つのではなく、限られたVNE事業者の設備を利用する。
これが、現在のIPoEサービスの仕組みです。

私が担当しているISPサービスでも、IPoEの接続基盤は外部の事業者が提供するものを利用しています。

利用者から見れば、契約しているISPのサービスです。
しかし、その裏側には別の事業者がいて、さらにNTT東西のNGNがある。

インターネット接続サービスは、こうした複数の事業者の連携によって成り立っているのです。

6. 利用者は何を選べばよいの？

ここまで読んでいただくと、IPv4、IPv6、PPPoE、IPoEの違いが少し分かってきたのではないでしょうか。

では、実際に利用する側は、何を選べばよいのでしょうか。

僕の考えでは、現在の通信速度や利用状況に不満がなければ、無理に変更する必要はありません。

ただし、通信速度が遅いと感じている場合は、一度、自分がどの接続方式を利用しているのか確認してみるとよいと思います。

もしPPPoE方式を利用しているなら、IPoE方式への変更で改善する可能性があります。

ただし、速度低下の原因は網終端装置だけではありません。利用している回線やルーター、宅内LAN、接続先のサーバーなど、さまざまな要因があります。

また、IPoEに変更すれば、必ず速くなるというわけでもありません。
最近では、1Gbpsだけでなく10Gbpsの光回線も普及してきました。

動画をよく見る方や、大容量データを頻繁にやり取りする方にとっては、10Gbpsが魅力的に感じるかもしれません。

ただし、10Gbpsの回線を契約しても、ルーターやパソコン、LANケーブルなどが対応していなければ、その性能を十分に活用できません。

法人の場合は、さらに注意が必要です。
固定IPアドレスやVPN、拠点間接続、サーバー公開など、業務上の要件によって適切な接続方式は変わります。

単純に速い回線を選べばよいというものではありません。
利用目的やネットワーク構成に合わせて選ぶことが大切です。

最後に

みなさんが毎日使っているインターネット。
普段は、スマートフォンやパソコンをつなげば、当たり前のように使えます。

しかし、その裏側では、IPv4からIPv6への移行、PPPoEからIPoEへの移行など、さまざまな仕組みの変更が進んでいます。

私がISPの仕事を始めた頃は、64Kbpsのダイヤルアップ接続でした。
それが今では10Gbps回線の時代です。

あらためて考えると、とんでもない変化です。

利用者からは見えにくい部分ですが、時代の変化に合わせて、接続方式や設備の構成が変わり続けています。

普段、何気なく使っているインターネットも、決して当たり前に動いているわけではありません。

そんな裏側を、少しでも知っていただけたらと思います。

次は、第9部 ISPを25年以上やって、分かったこと　になります。
＃この記事は全10回を掲載しています。目次はこちらからご覧ください。