IPアドレス（IPv4とIPv6の違い・MACアドレスとは）【ITパスポート講座】
この記事で学ぶこと
- IPアドレスの仕組み
- IPv4とIPv6の違い
- MACアドレスについて
今回はITパスポート試験で問われるIPアドレスについて学習します。
IPアドレスはインターネット上の住所を表します。普段の業務でもパソコンを使う方なら聞いたことがある方が多数かと思われます。IPアドレスの仕組みについて、簡単に押さえておきましょう。
IPアドレス
インターネット上の住所に値するものをIPアドレスと呼びます。
通信を行う場合、送り先と送り元にIPアドレスを設定することで、正確にデータを相手へと届けられます。
IPアドレスの概要
通信を行う相手のコンピュータを一意に定めるために、1台1台のPCにユニーク（唯一の）なIPアドレスを割り振ります。具体的なIPアドレスは32ビット（列）からなる0と1の数字の並びです。
11000000 01001101 00001101 11110011
IPアドレスは2進数と呼ばれる数え方で表記されており、コンピュータにとっては都合が良いですが、人は理解しにくい仕様です。
人が理解しやすくするため、2進数を10進数と呼ばれるなじみ深い数字に変換して表記することもあります。
インターネット上に接続するすべてのデバイスにはIPアドレスを割り振る必要があります。
IPアドレスが枯渇？IPv4とIPv6について
インターネットが登場した当初、IPv4と呼ばれ、32ビットの長さで用いられていました。現在でもIPv4は主流ですが、アドレス数は2の32乗（約43億）までしか割り当てできません。
IPアドレスの枯渇問題を解消するため、長さを128ビットに増やした新しい規格としてIPv6が登場しました。
IPv6は2の128乗（340兆の1兆倍の1兆倍）個のアドレスが使えます。
現時点ではIPv4が普及しており、IPv4とIPv6は互換性がないことからもすぐの移動は困難です。
IPv6は128ビットを16ビットごとにコロン（：）で区切り8つに分割し、16進数で表記します。
プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレス
世界中にネットをつなぐ場合、世界中でユニークであるグローバルIPアドレスが必要です。
ただし特定のネットワーク内であれば、内部で有効なプライベートIPアドレスを割り振ることもできます。
プライベートIPアドレスは、同じネットワーク上で重複してはいけません。ただし、他ネットワークとの重複はOKです。
NATはグローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスを紐づけるプロトコルです。NATによりユーザ側は意識せずにIPアドレスを自動設定できます。
複数のプライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスにまとめ上げる技術をNAPT（IPマスカレード）と呼び、1対多通信をあたかも1対1通信に見せかけます。
ネットワークアドレスとホストアドレス
インターネットに接続するデバイス1つ1つにIPアドレスを割り振るのは大変です。
したがって、IPアドレスをそのコンピュータがどこのネットワークに属するかを示すネットワークアドレスと、ネットワーク内のそのコンピュータ自身を示すホストアドレスに分割します。
ネットワークアドレスが同じであれば同じ地域にいることを意味します。
どこまでがネットワークアドレス？
上の例では、左（上位とも言う）から24ビットがネットワークアドレスと定義していました。ネットワークアドレスの決め方は固定的に〇〇ビットと決める方法だけでなく、可変的に決める方法もあります。
可変的に決めることで柔軟性が増すメリットがあります。どこまでがネットワークアドレスかを表す情報をサブネットマスクと呼びます。
サブネットマスクは、ネットワークアドレス部分を1に、ホストアドレス部分を0にします。
IPアドレスとサブネットマスクを並べることで、ネットワークアドレスとホストアドレスの境界がわかります。
デフォルトゲートウェイ
デフォルトゲートウェイは、同一のネットワーク内には存在しない外部のネットワークと通信する必要がある場合に、その出入口となる機器を指します。
通常はルータがデフォルトゲートウェイの役割を果たします。
MACアドレス
MACアドレスはネットワーク機器やネットワークアダプタについている固有の識別番号で、メーカー識別子24ビットと製品固有番号24ビットの合計48ビットで編成されています。
MACアドレスは物理アドレスとも呼ばれ、別のネットワークに移動させてもMACアドレスが変わることはありません。
IPアドレスとMACアドレスの違いを郵便に例えてみましょう。
- IPアドレス：封筒に書くあて先
- MACアドレス：ポストや郵便局の場所を示すアドレス
DHCP
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）は、IPアドレスそのものや、IPアドレスに付随する必要な情報を割り当てるプロトコルです。
インターネットに接続する端末にはIPアドレスが必要ですが、DHCPを利用するとユーザが何も設定しなくても、DHCPサーバが自動でIPアドレスを割り当ててくれます。
IPアドレスの例題
実際に例題を解いて問題に慣れていきましょう。
問1
サブネットマスクの役割として，適切なものはどれか。(R.5/問97)
ア：IPアドレスから，利用しているLAN上のMACアドレスを導き出す。
イ：IPアドレスの先頭から何ビットをネットワークアドレスに使用するかを定義する。
ウ：コンピュータをLANに接続するだけで，TCP/IPの設定情報を自動的に取得する。
エ：通信相手のドメイン名とIPアドレスを対応付ける。
（ログイン後回答すると、ここに前回の正誤情報が表示されます）
問2
膨大な数のIoTデバイスをインターネットに接続するために大量のIPアドレスが必要となり，IPアドレスの長さが128ビットで構成されているインターネットプロトコルを使用することにした。このプロトコルはどれか。(R.4/問73)
ア：IPv4
イ：IPv5
ウ：IPv6
エ：IPv8
（ログイン後回答すると、ここに前回の正誤情報が表示されます）
問3
MACアドレスに関する記述のうち，適切なものはどれか。(H.28春/問68)
ア：同じアドレスをもつ機器は世界中で一つしか存在しないように割り当てられる。
イ：個別情報が含まれており、同じアドレスをもつ機器は各国に一つしか存在しないように割り当てられる。
ウ：ネットワーク管理者によって割り当てられる。
エ：プロバイダ(ISP)によって割り当てられる。
（ログイン後回答すると、ここに前回の正誤情報が表示されます）
IPアドレスのまとめ
今回はIPアドレス周りについて学習しました。IPアドレスを学ぶ上では2進数や16進数などの進数変換の知識も必要なので、あわせて確認しておきましょう。
また、用語が多く登場したので、図と合わせて覚えておくと迷いません。
次回はWebページの仕組みについて学習します。
福井県産。北海道に行ったり新潟に行ったりと、雪国を旅してます。
経理4年/インフラエンジニア7年(内4年は兼務)/ライター5年(副業)
簿記2級/FP2級/応用情報技術者/情報処理安全確保支援士/中小企業診断修得者 など
