【図解】PPPoEとIPoEの違いとは？ 通信速度・IPv4 over IPv6・VPNへの 影響まで徹底解説
皆さんは、インターネットの接続方式である「PPPoE」と「IPoE」の違いをご存じでしょうか？
最近では、インターネット回線の契約時に、IPv6 IPoEへの切り替えをすすめられることもあります。
一般的に、IPoEはPPPoEよりも高速な通信が期待できると言われています。
しかし、実際には次のような疑問があります。
なぜPPPoEよりIPoEの方が速いと言われるのか？
IPv4 over IPv6とは何なのか？
IPoEの固定IPプランと動的IPプランは何が違うのか？
PPPoEからIPoEへ変更しても、VPNは利用できるのか？
PPPoEとIPoEを併用することはできるのか？
実は、PPPoEからIPoEへ変更する場合、通信速度だけで判断するのはおすすめできません。
特に、VPNやサーバー公開、ネット経由でなにかしらの業務システムなどを利用している環境では注意が必要です。
今回は、PPPoEとIPoEの基本的な仕組みから、IPv4 over IPv6、グローバルIPv4アドレスの共有、VPNへの影響まで、図解を交えて解説します。
1. PPPoEとIPoEとは？
まず、PPPoEとIPoEの基本から確認しましょう。
PPPoEは、Point-to-Point Protocol over Ethernetの略です。
Ethernet上でPPPという通信方式を利用する仕組みです。
一方、IPoEは、IP over Ethernetの略です。
Ethernet上でIP通信を行う方式です。
ここで注意したいのは、PPPoE＝IPv4、IPoE＝IPv6という意味ではないことです。
IPv6でのPPPoE接続もあります。
ただし、日本のフレッツ光系サービスでは、従来のIPv4 PPPoEと、現在普及しているIPv6 IPoEを比較することが多くなっています。
今回は、この一般的な構成を中心に説明します。
2. PPPoEの通信経路
まず、PPPoE方式から見ていきましょう。
PPPoE接続では、一般的にプロバイダーから提供された接続IDとパスワードをルーターに設定します。
ルーターはPPPoEセッションを確立し、インターネットへ接続します。
【図解：PPPoEの通信経路】
この構成で重要なのが「網終端装置」です。
網終端装置は、NTTのフレッツ網とプロバイダー側のネットワークを接続する設備です。PPPoE接続では、この網終端装置を経由して通信します。
そして、この設備が混雑すると、インターネットの通信速度が低下する場合があります。
例えば、昼間は快適なのに、夜になるとインターネットが遅くなるという現象です。もちろん、すべてのPPPoE接続が遅いわけではありません。
設備に十分な余裕があれば、PPPoEでも高速に通信できます。
3. IPoEの通信経路
次に、IPoEについて説明します。
国内のフレッツ光系サービスでは、IPv6 IPoEが広く利用されています。
一般的なIPv6 IPoEサービスでは、PPPoEのように接続IDやパスワードをルーターに設定する必要がありません。
【図解：IPoEの通信経路】
VNEは、Virtual Network Enablerの略です。
IPv6 IPoEでは、VNE事業者が提供するネットワークを経由してインターネットへ接続する構成になっています。
ここで重要なのは、IPv6 IPoEでは、IPv4 PPPoEで利用する網終端装置を経由しないということです。そのため、PPPoEの網終端装置が混雑している場合、その影響を避けられます。
これが、IPoEの方が速いと言われる理由の一つです。
ただし、IPoEでも通信経路や設備が混雑すれば、通信速度は低下します。
4. PPPoEとIPoEは設備増設の仕組みも違う
PPPoEとIPoEには、もう一つ重要な違いがあります。
それは、設備が混雑したときの増設の仕組みです。
総務省が公開した「NGNのISP接続（PPPoEとIPoE）に関する当面の方向性」という資料では、両方式の接続設備の増設について説明されています。
PPPoE方式では、網終端装置の増設について、NTT東日本・西日本による
増設判断などが関係します。
つまり、プロバイダー側で設備が混雑していても、プロバイダーが自由に
網終端装置を増設できるわけではありません。
一方、IPoE方式では、接続事業者が接続設備をより主体的に増強できる仕組みになっています。
このように、PPPoEとIPoEでは、通信経路だけでなく設備増設の仕組みにも違いがあります。この点も、IPoEが快適な通信環境を提供しやすい理由の一つです。
5. IPv6 IPoEだけではIPv4専用サイトにアクセスできない？
ここまで説明すると、IPv6 IPoEだけを利用すればよいように思えるかもしれません。しかし、一つ問題があります。
それは、IPv4とIPv6は、そのままでは直接通信できないということです。
IPv6接続しか利用できない環境では、IPv6対応サイトにはアクセスできますが、IPv4専用サイトには直接アクセスできません。
では、IPv6 IPoEを利用しながら、IPv4専用サイトにもアクセスするにはどうすればよいのでしょうか？
そこで登場するのが「IPv4 over IPv6」です。
6. IPv4 over IPv6とは？
IPv4 over IPv6とは、IPv6ネットワークを利用してIPv4通信を運ぶ仕組みです。
例えば、パソコンからIPv4専用のWebサイトへアクセスする場合を考えてみましょう。パソコンから送信されたIPv4パケットを、ルーターがIPv6ネットワーク上で運べる形にします。
その後、事業者側の設備を経由して、IPv4インターネットへ通信します。
この仕組みによって、IPv6 IPoEネットワークを利用しながら、
IPv4専用サイトにもアクセスできます。
つまり、IPv4通信についても、従来のIPv4 PPPoEとは異なる通信経路を
利用できるのです。
7. MAP-EとDS-Liteの違い
IPv4 over IPv6には、いくつかの方式があります。
代表的なのがMAP-EとDS-Liteです。
どちらもIPv6ネットワークを利用してIPv4通信を運ぶ仕組みですが、IPv4のNATを行う場所などが異なります。詳しく解説した記事が別にありますので、そちらもご覧ください。
8. IPoEの固定IPプランと通常プランの違い
ここは、IPv4 over IPv6を理解するうえで重要な部分です。
一般的なIPv4 PPPoEサービスでは、動的IPプランと固定IPプランがあります。動的IPプランでは、再接続時などにグローバルIPv4アドレスが変わる場合があります。
一方、固定IPプランでは、契約で定められたグローバルIPv4アドレスを継続して利用できます。
では、IPv4 over IPv6の場合はどうでしょうか？
国内の一般的なMAP-EやDS-Liteのサービスでは、複数の契約者で一つのグローバルIPv4アドレスを共有する構成になっています。
複数の契約者が同じグローバルIPv4アドレスを利用するため、
ポート番号などによって通信を区別します。
一方、IPv4 over IPv6の固定IPサービスには、契約者がグローバルIPv4アドレスを専有できるものです。
本来、固定か動的かは、IPアドレスが固定的に割り当てられるかどうかを表しています。
ところが、IPoEプランの固定IPプラン、動的IPプランはの実態は、
占有か共有かの違いで、同じグローバルIPv4アドレスを複数の契約者で利用するかどうかを表しています。
そのため、IPv4 over IPv6サービスでは、共有グローバルIPv4アドレスなのか、専有グローバルIPv4アドレスなのかを確認することが重要です。
特に、外部からの接続を必要とする場合には、この違いが大きく影響します。
9. PPPoEからIPoEへ変更しても大丈夫？
ここからは、実際にPPPoEからIPoEへ変更する場合について考えてみましょう。
例えば、現在PPPoE接続を利用していて、夜間になるとインターネットが遅くなるとします。
プロバイダーからIPoEへの切り替えをすすめられた場合、そのまま変更しても問題ないのでしょうか？
結論から言うと、利用しているサービスによっては問題が発生する可能性があります。
Webサイトの閲覧やメールの利用が中心の場合
一般的なWebサイトの閲覧やメールの送受信が中心であれば、IPv6 IPoEとIPv4 over IPv6に対応したサービスへ変更しても、通常は大きな問題は生じにくいと考えられます。
ただし、メールの送信方式や利用するサーバーの仕様によっては、設定変更が必要になる場合があります。
また、IPアドレスによるアクセス制限を利用しているサービスでは、
接続元IPアドレスの変更が影響する可能性があります。
外部からの接続を利用している場合
一方、次のような用途では注意が必要です。
外部から社内ネットワークへリモートアクセスVPNで接続する。
拠点間VPNを構築している。
自宅や事務所のサーバーをインターネットへ公開している。
特定のポート番号を利用する通信が必要になる。
このような環境では、IPv4 over IPv6の共有IPv4アドレスサービスへ変更すると、従来の通信が利用できなくなる可能性があります。
その理由を、次に説明します。
10. なぜIPoEへの変更でVPNが使えなくなる場合があるのか？
例えば、次のような構成を考えてみましょう。
【図解：PPPoEでリモートアクセスVPNを利用する構成】
この構成では、外出先のパソコンから、事務所側のヤマハルーターへVPN接続します。
PPPoE接続で利用しているグローバルIPv4アドレスに対して、必要な通信が届くように設定されているとします。
では、この事務所側の接続方式を、共有IPv4アドレスを利用するIPv4 over IPv6サービスへ変更した場合はどうでしょうか？
共有IPv4アドレスでは、利用できるポート番号や、外部からの着信通信に制約がある場合があります。
そのため、従来のPPPoE環境で利用できていたVPNが、そのままでは利用できなくなる可能性があります。
重要なのは、PPPoEからIPoEへ変更する前に、現在利用しているVPNなどのサービスを確認することです。
11. 対策① IPv4 over IPv6の固定IPプランを利用する
１つ目の対策は、IPv4 over IPv6の固定IPプランを利用することです。
契約者がグローバルIPv4アドレスを専有できます。
このようなプランでは、他の契約者とのIPv4アドレス共有に伴うポート番号の制約を避けられます。
このような構成であれば、対応するVPN方式について、必要なルーター設定を行うことで利用できる場合があります。
ただし、固定IPプランならすべてのVPN方式が必ず利用できるというわけではありません。
契約しているサービスやルーターの対応状況、VPN方式によって制約があるため、事前確認が必要です。
12. 対策② PPPoEとIPv4 over IPv6を併用する
二つ目の対策は、PPPoEとIPv4 over IPv6を併用する方法です。
例えば、通常のインターネット通信はIPv4 over IPv6を利用し、外部からのVPN接続などはPPPoEを利用する構成です。
【図解：PPPoEとIPv4 over IPv6の併用】
このように、通信の種類に応じて接続方式を使い分けることができます。
ヤマハルーターのフィルター型ルーティング
ヤマハルーターには、フィルター型ルーティングという機能があります。
この機能を利用すると、通信条件に応じて転送先のゲートウェイを選択できます。
例えば、通常のIPv4通信はIPv4 over IPv6のトンネルへ転送し、特定の条件に一致する通信についてはPPPoE側へ転送するといった構成が考えられます。
ただし、外部からPPPoE側へ着信したVPN通信では、応答パケットも適切な経路へ転送する必要があります。
単にデフォルトルートをIPv4 over IPv6へ変更しただけでは、VPN通信が正常に成立しない場合があります。
そのため、ルーティングだけでなく、NATやフィルターなども含めて設定を検討する必要があります。
PPPoEとIPv4 over IPv6の併用は、ヤマハルーターの機能を活用できる
実践的な構成の一つです。
13. 対策③ IPv6でVPNを構築する
三つ目の対策は、IPv4ではなくIPv6を利用してVPNを構築する方法です。
ここまで説明した問題は、主にグローバルIPv4アドレスの共有によって発生するものです。
それならば、IPv6を利用してVPNを構築すれば、IPv4アドレスの共有による制約を避けられる場合があります。
【図解：IPv6を利用した拠点間VPN】
例えば、IPv6を利用したIPsec VPNやIPIPトンネルなど、対応する機器とサービスを組み合わせる方法があります。
この場合、IPv4 over IPv6の共有IPv4アドレスに関する制約を受けずに、VPNを構築できます。
ただし、IPv6でVPNを構築するためには、両端の機器や回線が対応している必要があります。また、IPv6アドレスの割り当てやプレフィックス変更、ファイアウォール設定などにも注意が必要です。
14. 業務システムを利用している場合は事前確認が必要
PPPoEからIPoEへ変更する場合、VPN以外にも確認しておきたいことがあります。
それは、業務システムへの影響です。
例えば、次のようなシステムです。
インターネット経由で利用する業務アプリケーション
特定のグローバルIPアドレスからの接続だけを許可するシステム
外部サーバーと独自の通信を行うシステム
拠点間ネットワークを利用する業務システム
社内LAN内だけで完結しているシステムであれば、インターネット接続方式の変更による直接的な影響は通常ありません。
しかし、インターネット経由で外部と通信するシステムでは、影響が発生する可能性があります。例えば、接続元のグローバルIPv4アドレスによってアクセス制限を行っている場合です。
接続方式の変更によって送信元のグローバルIPv4アドレスが変わると、アクセスできなくなる可能性があります。
また、特定の通信方式やポート番号を利用するシステムでも、注意が必要です。そのため、事前にシステムの保守業者などへ確認することをおすすめします。
15. IPoEへ変更する前に、実際の通信を検証する
業務システムについて、保守業者に確認しても、IPoEへの対応可否が明確にならない場合があります。
そのような場合には、実際にIPoE環境を用意して、通信できるか確認するのも１つの方法です。
実際にシステムが正常に利用できるかを確認すれば、IPoEへ切り替えた場合の影響を判断する材料になります。
ただし、検証環境と本番環境では、接続元IPアドレスやルーターの設定、通信経路などが異なる場合があります。
そのため、検証で成功したからといって、必ず本番環境でも同じ結果になるとは限りません。
それでも、何も確認せずに接続方式を変更するより、事前に問題を発見できる可能性が高くなります。
特に、業務上重要なシステムを利用している場合には、切り替え前の動作検証をおすすめします。
16. ヤマハルーターで接続方式を確認する
ここからは、ヤマハルーターを利用している方向けの説明です。
例えば、RTX830などでは、コマンドを利用して現在の接続状態を確認できます。
【PPPoEの場合】
PPPoE接続を利用する場合、次のような設定が使われることがあります。
ip route default gateway pp 1
この設定では、より具体的な経路がないIPv4通信について、PP1を転送先として利用します。
PPPoE接続の状態は、次のコマンドで確認できます。
show status pp 1
【IPv4 over IPv6の場合】
MAP-EやDS-Liteなどを利用する場合、トンネルインターフェースを利用する構成があります。
例えば、次のような設定がされています。
ip route default gateway tunnel 1
トンネルの状態は、次のコマンドで確認できます。
show status tunnel 1
また、IPv4のルーティングテーブルを確認するには、次のコマンドを利用します。
show ip route
ただし、トンネルインターフェースは拠点間VPNなどでも利用されます。
そのため、TUNNEL1が表示されているだけでIPv4 over IPv6を利用していると断定することはできません。
実際の設定内容とあわせて確認する必要があります。
17. PPPoEからIPoEへ変更する前のチェックポイント
ここまでの内容を踏まえて、PPPoEからIPoEへ変更する前に確認しておきたいポイントを整理します。
特に重要なのは、VPNや業務システムの利用状況です。
Webサイトの閲覧が中心であれば、IPv6 IPoEとIPv4 over IPv6への切り替えは比較的検討しやすいでしょう。
一方、外部からのアクセスや業務システムを利用している場合には、事前の確認が必要です。
まとめ
今回は、PPPoEとIPoEの違いについて解説しました。
重要なポイントを整理します。
① PPPoEとIPoEでは通信の仕組みが異なる
PPPoEはPPPoEセッションを利用し、IPoEはEthernet上でIP通信を行います。
② 国内のフレッツ光系サービスでは通信経路が異なる
IPv4 PPPoEでは網終端装置を経由しますが、IPv6 IPoEではその設備を経由しません。
③ 設備増設の仕組みにも違いがある
IPoEでは、接続事業者が設備増強を主体的に進めやすい仕組みになっています。
④ IPv4 over IPv6を利用すれば、IPv6 IPoEネットワーク経由でIPv4通信ができる
代表的な方式には、MAP-EやDS-Liteがあります。
⑤ IPv4 over IPv6では、グローバルIPv4アドレスを共有するプランがある
そのため、利用できるポート番号や外部からの接続に制約が生じる場合があります。
⑥ PPPoEからIPoEへの変更では、VPNや業務システムに注意が必要
従来のPPPoE環境で利用できていた通信が、IPoEへの変更後に利用できなくなる可能性があります。
⑦ 対策として、固定IPプランやPPPoEとの併用、IPv6 VPNなどが考えられる
ヤマハルーターでは、フィルター型ルーティングなどの機能を利用して、
複数の接続方式を使い分ける構成も可能です。
PPPoEからIPoEへの変更は、通信速度を改善する有効な方法の一つです。
しかし、単に「IPoEの方が速いから」という理由だけで変更すると、思わぬトラブルが発生する場合があります。
特に、VPNや業務システムを利用している環境では、事前に通信方式や利用しているポート番号などを確認することが重要です。
PPPoEとIPoEの違いを正しく理解し、自分の利用環境に合った接続方式を選択することが大切です。
