IPアドレスとは何か?ネットワーク初心者向けに分かりやすく3分で解説

IT-Skills

本ページでは、IT初心者向けにIPアドレスとは何か?IPアドレスの役割は?を分かりやすく解説します。

ザックリ説明するとIPアドレスはインターネット上の住所です。

と、言われてもイマイチ納得できない方のためにわかりやすく理解できるまで解説します。

インターネットを介してデータをやり取りする際には、IPアドレスがなければ通信することはできません。

本ページでは、IPアドレスの必要性や、そもそもどのようにしてコンピューターが通信をしているのか?というところまで深堀しながら、初心者でも理解できるよう分かりやすく解説します。

このページで学べる内容
  • IPアドレスとは?
  • インターネットの原理
  • グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス
    • 自分のIPアドレスを調べる方法
  • IPアドレス(ネットワーク部/ホスト部)

本ページの内容を理解できれば、インターネットの基本的な仕組みやIPアドレスなどネットワークに関する知識を網羅することが可能です。是非最後までご覧ください。

スポンサーリンク

IPアドレスとは?

IPアドレスとは 分かりやすく

IPアドレス(Internet Protocol Address)とは、インターネットの世界における住所のことです。

現実世界では、今住んでいる場所に応じて全員がそれぞれの「住所」を持っています。これと同じように、インターネットに接続する全てのコンピュータ(実はあなたのスマートフォンにも)はIPアドレスが割り当てられています。

IPアドレスとは 分かりやすく

例えば誰かに手紙を送りたいときは、その人の住んでいる「住所」を調べて手紙を郵便局に配達しますよね。

これと同じようにインターネットの世界でも「IPアドレス」を基に、メールをどこに送れば良いか?、動画データを誰のスマートフォンに送れば良いか?などを判断します。

インターネットはコンピュータとコンピュータの1対1の通信?

例えば、今あなたはこのページを(https://it-biz.online/)をパソコンやスマートフォンで閲覧しています。実はこのことを言い換えると、あなたのパソコンとサイトのデータが保管されているコンピュータ(Webサーバ)が、お互いに1対1の通信をしているということになります。

もっと分かりやすく言えば、このサイトの情報を見たい!というリクエストをあなたのコンピュータがサーバーに送り、サーバーはそのリクエストに応えて、ページ情報を返しているだけ。

インターネットの仕組み,クライアントサーバシステム

そのため、データの受け渡しを1対1で行う上で、あなたのコンピュータと、Webページ情報を提供するコンピュータがそれぞれ特定されている必要があると言えます。

そうでなければ、サーバー側のコンピュータも、どのコンピュータにWebページ情報を送信すればよいかが分かりませんし、逆にどのサーバに情報を送ればよいかが分かりません。(簡単に説明すると、あなたのパソコンではコンテンツを閲覧することができないということです。)

このとき、どのコンピュータにデータを受け渡せばよいか?を特定するために用いられるのが、IPアドレスであると理解しておきましょう。

現実世界でも手紙を書くときに相手の住所を知らなければ手紙を届けることができないのと同じ。IPアドレスがなければ、相手のコンピュータと通信を行うことができません。

この章のまとめ
  • IPアドレス(Internet Protocol Address)はインターネットの世界における住所のこと
  • IPアドレスはインターネットに接続する全てのコンピュータに割り当てられている

IPアドレスは重複しない

IPアドレスは住所と同じ役割をしているため、異なるコンピュータに同じIPアドレスを割り当てることはできません。

IPアドレスとは 分かりやすく

複数のコンピュータに同じIPアドレスが紐づけられてしまう場合、最終的にどのコンピュータに情報を届けるかがわからなくなってしまうためです。

厳密言うと、IPアドレスは重複してもOKなシーンが存在するのですが、まずは基礎知識として「IPアドレスは重複しない」という点を頭に入れておきましょう。

IPアドレス直打ちでGoogleを開く

ここまで説明してきた通り、実はIPアドレスさえ分かれば、基本的には世界中のコンピュータにアクセスすることが可能です。

試しに、以下のIPアドレスをブラウザに打ちこんでGoogleを開いてみましょう。するとGoogle検索ページにたどり着くはずです。もし正常に開くことができれば、それはあなたのパソコンとGoogleのサーバが1対1で通信することができたという証拠です。

172.217.24.131

IPアドレス(IPv4)の表記方法とIPアドレスの数

ここからはより具体的にIPアドレスの技術的な仕組みをご説明します。

IPアドレスは以下のような数字の羅列で表記されます。3桁ごとに区切られた12桁の数字です。

IPアドレス 表記方法

この数字は元は32桁の二進数をより人間にとって理解しやすいように書き換えたものにすぎません。IPアドレスといっても元々はただの二進数。

IPアドレス 二進数 変換

32桁の1か0の羅列を見せられても、何が何だか分かりませんよね?

そのため、IPアドレスは人間にとって分かりやすい10進数に直して表現されています。

IPアドレス(IPv4)の枯渇問題

32桁の二進数で表されると言うことは、世界中に存在するIPアドレスの数は次のように計算して求めることができます。

2の32乗=4,294,967,296個(約43億個

先ほど、インターネットに接続している世界中のコンピュータ(スマートフォン)には必ずIPアドレスが割り当てられていると説明しました。ここで、1つの疑問が生じるのではないでしょうか?

43億台目のコンピュータはインターネットに接続することができないのではないか?

実際、個人で有しているコンピュータ(スマートフォンも含まれます)、その他会社で保有しているコンピュータなども含めると、世界中のコンピュータの数は43億台を遥かに超えています。どのようにして、実際に43億台以上のコンピュータはインターネット上でデータの送受信をすることができているのでしょうか?

次の章からは、この疑問を解消しつつ、IPアドレスの技術的な仕組みをさらに深く理解できるよう解説していきます。

グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス

IPアドレスは大きく2つに分類することができます。1つが、グローバルIPアドレス。もう1つが、プライベートIPアドレスです。グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスの違いは以下の通り。

IPアドレスの分類①
  • グローバルIPアドレス(パブリックIPアドレス)
    インターネットに直接接続するコンピュータに割り当てるIPアドレス
  • プライベートIPアドレス
    インターネットに直接接続しないコンピュータに割り当てるIPアドレス
グローバルIPアドレス,パブリックIPアドレス.プライベートIPアドレス

グローバルIPアドレス(パブリックIPアドレス)

ここまで「IPアドレスとは何か?」を1から説明してきましたが、実はここまでの説明はすべてグローバルIPアドレスを指しています。

インターネットに接続する全てのコンピュータに重複せずに割り当てられているIPアドレス。これがグローバルIPアドレスの概略です。

グローバルIPアドレスは、ICANNInternet Corporation for Assigned Names and Numbers)という団体によって一元管理されており、その下部組織にAPNIC(アジアのIPアドレスを管理)、さらにその下にJPNIC(日本のIPアドレスを管理)が存在します。

ICANNが「ここからこの範囲はアジアで使ってOK!」と決め、APNICが「ここからこの範囲は日本が使ってOK!」と決めるような流れで割り当てされます。

ICANN,APNIC,JPNIC

最終的には、BIGLOBEやOCNといったプロバイダが一定範囲のIPアドレスを管理する形となっており、私たちは自宅にインターネット回線を引く際はこのプロバイダからグローバルIPアドレスを付与してもらいます。

基本的には1契約1IPアドレスです。

プライベートIPアドレス

対して、プライベートIPアドレスとはインターネットに直接接続するわけではないコンピュータに割り当てるIPアドレスのことです。

グローバルIPアドレス,パブリックIPアドレス.プライベートIPアドレス

(別の説明をすれば「ローカルネットワーク」に接続されているコンピュータに割り当てるIPアドレスのこととなります。)

家にインターネット環境を構築する場合を例にとって説明しますが、プロバイダは1契約につき1つのパブリックIPアドレスしか割り当てません。

ここまでの説明だけで考えると、家の中でインターネットに接続できるのはコンピュータ1台のみということになってしまいます。実際は、コンピュータは複数台存在するでしょうし、スマートフォンやタブレット、その他プリンターやスマート家電等インターネットに接続したい機器はたくさんあるはずです。

それを解決するのがルーターです。

ルーター1台にグローバルIPアドレスを割り当てておき、家にあるパソコンやスマートフォンはルーターを経由して(つまりルーターのパブリックIPアドレスを利用して)インターネットに接続させるという手法をとることで、複数台のコンピュータをインターネットに接続できるようにします。

ルーターを中心に家庭内でローカルネットワークを構築するようなイメージです。

このときのローカルネットワーク内のコンピュータに割り当てられるのがプライベートIPアドレス

プライベートIPアドレスは、ICANNのような管理団体は存在しませんので、自分で自由に設定することが可能です。プライベートIPアドレスは、そのローカルネットワーク内でのみ利用されるIPアドレスなので、他のネットワーク内に存在するコンピュータと重複してもOK

プライベートIPアドレスは、ルーター内に付属しているNAT(Network Address Translationという機能によってパブリックIPアドレスに変換されるようになっており、実際にローカルネットワーク内のコンピュータがインターネットに接続する際にはパブリックIPアドレスが利用される仕組みです。

このようにして、ローカルネットワークとグローバルネットワーク(インターネット)という概念で分類し、約43億個しかないIPアドレスを効率よく運用しているのが現代のインターネットの基本的な仕組みです。

プライベートIPアドレスの範囲

プライベートIPアドレスはRFC 1918で「どこからどこまでは利用してOK」というのが規定されており、その範囲内で設定を行う必要があります。

言い換えれば、以下の範囲のIPアドレスはインターネットで利用されておらず、社内LANを構築するときなどに、誰にも申請することなく自由に利用することが可能であるということです。

クラスアドレス範囲
クラスA10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
クラスB172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
クラスC192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

自分のIPアドレスを調べる方法(グローバルIPアドレス)

今ご利用中のパソコン(スマートフォン)のIPアドレスは、以下のWebサイト「CWAN」にアクセスするだけで確認可能です。

https://www.cman.jp/network/support/go_access.cgi

ここで確認できるIPアドレスは、パブリックIPアドレス(グローバルIPアドレス)です。つまり、インターネットに接続するために利用しているIPアドレスです。

もし、あなたがルーター経由でインターネットを閲覧している場合、確認できるのはそのルーターに割り当てられているパブリックIPアドレスです。(試しに、同じルーターに接続している他の機器からも確認してみてください。同じIPアドレスが表示されるはずです。)

自分のIPアドレスを調べる方法(プライベートIPアドレス)

プライベートIPアドレスを調べるには、コマンドプロンプトで「ipconfig」コマンドを実行するだけ。

このコマンドで自分のPCに割り当てられているプライベートIPアドレスを確認することが可能です。

IPアドレスのネットワーク部とホスト部

さて、先ほど新しい用語「クラス」を用いました。最後にクラスの概念を解説しつつ、IPアドレスのネットワーク部/ホスト部の違い、サブネットマスクを解説します。

クラスアドレス範囲
クラスA10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
クラスB172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
クラスC192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

ネットワーク部とホスト部の違い、加えてサブネットマスクの違いを理解することで基本的な理解が完結します。頑張って覚えましょう!

IPアドレスは、ネットワーク部(ネットワークアドレス部)とホスト部(ホストアドレス部)に分けられます。

ネットワーク部はその名の通り、どのネットワークに属するか?を表し、ホスト部はどのコンピュータを表すか?を示します。

同一のネットワークであれば、必ず同じネットワークアドレスが設定され、同一のネットワーク内においてホスト部は必ず一意になります。

現実世界で例えるのであれば、ネットワーク部は「東京都」や「北海道」といった地域を表すのに対して、ホスト部は個々の家を表します。

これと同じように、例えば郵便物を配達するときはまずは宛先となる住所部分を見るように、データを送り届ける際はIPアドレスのネットワークを見て宛先を判断していきます。

さて、ここで問題となるのがどこからどこまでがネットワーク部で、どこからどこまでがホスト部であるのか?という点。

実はここがIPアドレスの一番難しいところなのですが、ネットワーク部とホスト部の分け方・区切り方は大きく2種類に分かれます。

ネットワーク部とホスト部の区切り方
  • クラスフルアドレス
    決まった場所で区切る・・・過去の主流
  • クラスレスアドレス
    好きな場所で区切る・・・今の主流

IPアドレス:クラスフルアドレス

クラスフルアドレスでは、IPアドレス全体を3つのクラス※1に分け、それぞれのクラスごとにネットワーク部とホスト部を区切り位置を定義します。

クラスアドレス範囲ネットワークアドレス長ホストアドレス長割り当て可能なホスト数
クラスA0.0.0.0 ~ 127.255.255.2558ビット24ビット16777214個
クラスB128.0.0.0 ~ 191.255.255.25516ビット16ビット65534個
クラスC192.0.0.0 ~ 223.255.255.25524ビット8ビット254個

※1・・・正確には5つのクラスがありますがここでは簡易化のため3つで説明します。

例えば、「10.1.100.100」というIPアドレスであればクラスAに相当するため、ネットワークアドレスは10、ホストアドレスは「.1.100.100」であると分かります。この仕組みであれば、IPアドレスを見ただけでどのネットワークのどのコンピュータなのか?を判別することが可能です。

ただし、クラスフルアドレスには大きな欠点があります。それは、無駄なIPアドレスがたくさん存在するという点です。

例えば、クラスAのネットワークを構築した場合、1つのネットワーク内に「16777214個」のホスト(=コンピュータ)を配置することが可能になります。ですが、現実的に考えてそのような数のコンピュータを同一ネットワーク内に配置することはあり得ません。

この無駄を小さくするための仕組みとして導入されたのが次に紹介するクラスレスアドレスです。

IPアドレス:クラスレスアドレス

クラスレスアドレスは、サブネットマスクと呼ばれる識別子を用いてネットワーク部とホスト部を区別します。

関連記事>【図解】サブネットマスクとは?初心者向けに分かりやすく3分で解説

サブネットマスクは、IPアドレスと同じ32桁の二進数で表記され、ネットワーク部を「1」、ホスト部を「0」として表現します。例えば、以下のように二進数で表したIPアドレスが存在する場合。

このとき、サブネットマスクは以下の二進数で表現されます。

ネットワーク部を示す部分がすべて1になるアドレスである、と理解できればOK!

最終的には、サブネットマスクもIPアドレスと同じように3桁区切りの数字で表すことができます。

このようにサブネットマスクを用いてネットワーク部とホスト部を区切ることで、無駄のないIPアドレスの運用を可能にしています。

これでIPアドレスの基本的な解説は終了です。

さらにインターネットの仕組みを詳しく知りたい!という方は、以下の記事を合わせてご覧ください。こちらのページでは、インターネット全体の構成を解説したページです。

ネットワークエンジニアを目指そうと考えている方は必見です。

ネットワークエンジニアを目指したい方は

IPアドレスだけでなく、ネットワークの基礎を1から学びたい方はこちらの書籍を購入してがっつり学びましょう!

さくっと手軽に読める内容ではないのですが、ネットワークエンジニア全員が必ず読破している本と言っても過言ではありません。是非この機会にチャレンジしてみてみましょう。

blank
インターネットのプロトコルTCP/IP入門書の決定版!

ITを1から学びなおしたい方は

システムエンジニアを目指す方や、IT知識を1から身に着けたい方は以下のページが必見です。

正直どこから学び始めればよいかわからない。どのように勉強していけば、エンジニアとしてのスキルが磨けるか?

初心者向けに1から解説しておりますので、是非ご覧ください。

より実践に即した形で知識を習得したいという方は以下の書籍をご参照ください。

ネットワーク技術のハンズオン教材。AWSも一緒に学べるお得な1冊。アプリ開発者に大人気!インフラ構築の第1歩に最適。
タイトルとURLをコピーしました