【ネットワーク】IPアドレスってなんだろう？【基礎学習】

こんばんは、今回は、インターネットを見たり、ネットワークに繋いだりするときに使われる、IPアドレスとはなんなのか？というお話です。

1. IPアドレスは大きく分けて2タイプあり、一つはIPv4、もう一つはIPv6

大前提として、ネットワークの世界における「IPアドレス」には大きく分けてIPv4とIPv6の2タイプが存在します。

• IPv4（従来の住所 / 例：東京都新宿区西新宿2丁目8-1 ※東京都庁の住所）

• 人間に馴染み深い「都道府県・市区町村・番地」形式（例: `192.168.1.1`）。

• 分かりやすい反面、世界中でデバイスが爆発的に増えたため「使える住所の数（約43億個）が完全に枯渇している」という大きな弱点があります。

• IPv6（緯度経度ベースの超高精度な位置情報 / 例：東京都庁舎の緯度経度 `35.6917° N, 139.6917° E`）

• 枯渇したIPv4を解決する次世代の仕組み（例: `2001:db8::` のような形式）。

• 地球上のすべての砂粒に住所を割り振れるほど数が莫大で、エリアや構造をスマートに管理・細分化できるのが特徴です。

住所と緯度経度の例えで解るように、IPv6は非常に細分化できる範囲で住所を割り振れる反面IPv4の住所とは別物なので本来は共存できません。
ただし、混合はできるので、IPv4とIPv6両方の通信が可能な回線は存在するし、最低限2026年においてはIPv6のみの専用回線というものはほぼ存在しません。

2. ネットワークには内部ネットワークと外部ネットワークが存在する

ネットワークは外部ネットワークと内部ネットワークに分かれていて、外部ネットワークは通称でWAN（Wide Area Network）と言われます。

先に話したIPv4、IPv6二種類のネットワーク形式があり、家庭向けに提供されるインターネットサービスのほぼ100%でIPv4は使用可能ですが、IPv6に関してはまだ普及しきっていません。

現に、俺自身の回線環境もIPv4サービスのみに留まっているし、インターネットのサイトなどでもIPv6に非対応なサイトは多いです。ここからは素直に複雑化を防ぐためにIPv4での想定でのインターネットアクセスをメインに話していきます。

WANの範囲は、事業者（プロバイダやキャリア）が管理する公衆回線や光回線など、自宅や企業の入り口までに至るネットワークを指します。 住所で例えるなら、「北海道帯広市猫田区にゃんこ町1-1 三毛猫マンション2F 203号室」の自宅の玄関ドア（入り口）までがWANの領域です。

内部ネットワーク（LAN）の仕組み

次に内部ネットワーク、通称LAN（Local Area Network）といわれます。
これは自宅や企業にひかれた一つのインターネット回線を複数台で使えるように切り分けたり、LAN内のPCやスマフォのデータを受け渡すために構築するネットワークになります。

先ほど話していたIPv6も使えるのと、IPv6インターネット回線を使うためにはIPv6もいれる必要はあるが、ここでは省略します。
LANの内部のルールは大きく三種類に分かれています。

• クラスA（10.0.0.0から始まる約1677万台分端末を管理できる）

• クラスB（172.16.0.0から始まる約6万5000台の端末を管理できる）※実際には約105万台を最大で管理できる

• クラスC（192.168.0.0から始まる254台の端末を管理できる）※実際には約6万5000台を最大で管理できる

ということで、実用上では大抵はクラスCでも十分使えるので、ほとんどの家庭や企業ではクラスCを使うことが一般的になっています。
なのでLANの話もここから先はクラスCの `192.168.0.x` の254台まで管理することを想定して話をしていきます。

LANは内部の話なので家で例えるならば、玄関から先の話になる。
WANを通じて玄関まで届いた荷物をルーターやネットワーク管理サーバーが自動仕分けしてみけ猫の部屋、シャム猫の部屋、茶トラの部屋、リビングなどへ振り分けて届けるという形になっていきます。

3. DHCPと固定IP

ネットワークには固定IP方式とDHCP方式が存在し、DHCPは個人でも使いやすい反面、きっちり分けたい人には使いにくい存在になっています。

固定IPはいわば、自宅の部屋割り当てです。

• 玄関：`192.168.0.1`

• リビング：`192.168.0.2`

• トイレ：`192.168.0.3`

• ……

• みけ猫の部屋：`192.168.0.10`

• シャム猫の部屋：`192.168.0.11`

• 茶トラの部屋：`192.168.0.12`

等と決まった人がもう決められた数字を使う場合の方法ですが、専門的な使い方が多く、自動管理（DHCPを導入）された環境では固定IPを混ぜるとさらに専門的な知識が必要だったりもします。

そこで出てくるのがDHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）です。
名前はなんか、難しそうに見えますが、ネットワークに繋がると、MACアドレスをみて存在が確認されない場合に、自動で君はIP何番を使いなさいと指示してくれるシステムです。
一般世帯のルーターなどは初期設定でDHCPが動作しているし、ほとんどのPCやスマフォ、ネットワーク対応のテレビや冷蔵庫などの家電製品もDHCPで動くことを初期設定に設計されているので、DHCPが動作しているとネットワークに悩む必要はありません。

固定IPを自宅の部屋割りと説明しましたが、DHCPはホテルのフロントスタッフです。
基本、ホテルで受け付けをすると受付のスタッフが、「（192.168.0.）125号室です」とカードキーを勝手に渡してきて、カードキーを受け取った宿泊客はその客室で一泊を過ごすことになりますよね？
また、宿泊中であれば、部屋を忘れたときに、フロントスタッフに「みけ猫なんですが何号室でしたっけ？」と問いかければ、スタッフは宿泊客リスト（現在の宿泊表）からみけ猫というMACアドレスを探して、「この部屋番号（IPアドレス）だからここを使って下さい」と返してきます。
親側（ルーターやDHCPサーバー）からこのIPアドレスを使って下さいと言われてそれをそのまま使うのがDHCP方式です。

そして、宿泊が終わればチェックアウトをして退館後、そこの部屋（IP）は空室となり、新しい宿泊客が使えるようになる。
IPアドレスには一定時間の保管（有効期限）が決まっていて、一度チェックインすれば一定時間後には自動的にチェックアウトされるので、アドレスが溢れる心配もなく、DHCPはLANの仕組みがあまりわかってない人でも比較的に容易に扱えるようにつくられています。

4. 混乱しやすいMACアドレスという存在

PCやルーター、スマフォやネットワーク対応テレビや冷蔵庫などのMACアドレスという `00-00-00-00-00-00`（※各0の部分には0〜9もしくはA〜Fの16進数の数字が入る）という数字が割り振られています。
台数にすると約281兆台というとんでもない数字で、これは工場出荷時に振られたユニークなアドレスなので、基本他と重複することはない完全独自の固有のIDになっています。

大半のルーターやDHCPサーバーは、PCやスマフォのMACアドレスを見て、同じなら従来のIPアドレスを使い、違えば別のIPアドレスを割り当てるということをしています。

まとめ

IPアドレスはインターネットやネットワークを構築する上で切っても切れない関係です！！
DHCPは便利だけども、理解して使ったり固定IPを利用することでさらに知識は向上するしネットワークを便利に使えます(`･ω･´)

この記事はネットワークやインターネット知識の入り口として解りやすく解説したもので、BuffaloやAterm、強いてはインターネット契約したときにセットで付属してくるルーターを設定するための基礎知識にもなると思ったので書いてみました。

難しい部分も多いけれども、これからのインターネットや自宅のネットワーク環境を考えたり整理する上でも役に立ってくれると嬉しいです。