IPアドレスとは？ 家のWi-FiでわかるDHCP・サブネットマスク・IPv6
家のWi-Fiにつないだスマホとパソコンは、同じルーターを使っているのに、それぞれ違う動画を見たり、別々のサイトを開いたりできます。ルーターはどうやって、どのデータをどちらの端末に届けるのでしょうか。
ここで登場するのが、IPアドレスです。自宅のネットワークを例に、アドレスの種類、端末に割り当てられる仕組み、ネットワークの範囲の見分け方を順に見ていきます。
この記事では、まず家庭のIPv4を例に、IPアドレスの割り当てやネットワークの範囲を説明します。最後に、IPv6では何が変わるのかを見ていきます。
IPアドレスは、ネットワーク上の宛先
IPアドレスは、IPという通信のルールでデータを届けるために使う番号です。郵便でいえば、荷物を届ける住所に近い役割です。たとえば、家庭内では次のようなアドレスが使われます。
スマホは 192.168.1.23
パソコンは 192.168.1.45
ルーターの家の中向きのアドレスは 192.168.1.1
ここで大事なのは、アドレスは端末の永久的な名前ではなく、接続先などに応じて変わることです。スマホを家から学校へ持っていき、別のWi-Fiにつなげば、そこで別のアドレスを使うことがあります。
プライベートIPとグローバルIPは、使う範囲が違う
192.168.1.23 のようなプライベートIPv4アドレスは、家庭や学校などの内部ネットワークで使います。別の家でも同じ番号を使えます。それぞれ独立したネットワークだからです。
IPv4でプライベート用に予約されている代表的な範囲は、10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16 の3つです。末尾の /8 などは、先頭から何ビットをネットワークの識別に使うかを示します。
一方、グローバルIPアドレスは、インターネット上で宛先として使えるように割り当てられます。家庭のIPv4通信では、よくある構成として、ルーターなどがNATという仕組みで内側と外側のアドレスを変換します。外側のアドレスを複数の端末で共有する方式では、ポート番号も使って通信を区別し、返ってきたデータを元の端末に届けます。接続方式によっては、通信事業者側でもアドレスを共有します。
DHCPは、ネットワークの設定を自動で配る
スマホをWi-Fiにつなぐたびに、人が空いているIPアドレスを探して入力するのは大変です。IPv4でこの作業を引き受ける代表的な仕組みがDHCPです。
家庭ではルーターがDHCPサーバーを兼ねることが多く、端末にIPアドレスを一定期間貸し出し、サブネットマスク、外のネットワークへ出るときの入口、DNSサーバーなどの設定も配れます。
Wi-Fiへの接続とIPの設定は別の段階です。電波が届いてWi-Fiにつながっていても、IPの設定やインターネット側の接続に問題があれば、Webサイトは開けません。
サブネットマスクは、どこまでが同じネットワークかを示す
たとえば、パソコンの設定が 192.168.1.45/24 だとします。/24 は、IPv4アドレス32ビットのうち先頭24ビットがネットワーク部分という意味で、サブネットマスクでは 255.255.255.0 と書きます。
この設定なら、次のように考えられます。
192.168.1.23 は先頭24ビットが同じなので、同じサブネットにあると判断します。
192.168.2.23 は先頭24ビットが違うので、別のネットワークにあると判断します。通常はルーターを経由します。
この例では「先頭の3つの数字」を比べれば分かります。/24 以外では区切り方が変わるので、いつでも3つ比べればいいわけではありません。
IPv6では、使えるアドレスの桁が大きく増える
IPv4のアドレスは32ビット、IPv6は128ビットです。IPv6は 2001:db8::10 のように、16進数とコロンで書きます。これは説明用の例です。
IPv6にも、インターネットに向けて使うアドレスや、同じリンク内で使うアドレスなど、使える範囲の違いがあります。端末がルーターからの案内をもとに自分でアドレスを設定する SLAAC という仕組みもあります。家庭の端末でIPv4とIPv6の両方が表示されることがあるのは、両方の方式を併用できるからです。
自分のパソコンで見てみる
Windowsならコマンドプロンプトで ipconfig を実行すると、使っている接続のIPv4アドレスやサブネットマスク、デフォルトゲートウェイを確認できます。まずはWi-Fiの欄を見て、**「自分の番号」と「外へ出るときに渡す相手の番号」**が別々に載っていることを確かめてみてください。
参考資料
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