IPv6とは何か?初心者向けに分かりやすく3分で解説

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IPv6Internet Protocol version 6)とは何か?ネットワークエンジニアとして押さえておきたい基礎知識を初心者向けに分かりやすく解説します。

IPアドレスと言うと、一般的にはIPv4アドレスを指すのですが、IPv4アドレスは最大43億個ほどしか存在しないため、利用者が急増した現代のインターネット空間ではIPv4アドレスの枯渇問題が発生しています。

直近はIPv4の利用方法を工夫し何とか乗り切っている状況ですが、その問題を一気に解決するIPv4の進化版として登場したのがIPv6Internet Protocol version 6)です。

簡単に説明すると、IPv4の進化版プロトコルIPv6ということです。

このページでは、IPアドレスの基本知識をおさらいしつつ、IPv4とIPv6の違い、IPv6の基本知識までを網羅的に解説します。

このページで学べる内容
  • 【前提】IPアドレス(IPv4アドレス)とは?
    • IPアドレスの枯渇問題
  • IPv6とは?
  • IPv6の基本知識
    • ユニキャストアドレス
    • マルチキャストアドレス
    • エニーキャストアドレス

ネットワークエンジニアを目指す方であれば知っておきたい重要知識の1つ。是非最後までご覧ください。

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【前提】IPアドレスとは?

IPアドレスとは 分かりやすく
IPアドレスの復習
  • 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
  • インターネットに接続する全てのコンピュータにIPアドレスが割り当てられている

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)には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。

IPアドレスの表記方法(IPv4)

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IPアドレスはシステム的には32bitの二進数なのですが、人間にとって理解しやすいように8bit単位で10進数に変換した形で表記されています。

IPアドレス 二進数 変換

IPv4アドレスの枯渇問題

IPv4アドレスはのアドレス長は32bitであるので、理論上約43億個(※ 2の32乗=4,294,967,296個(約43億個) )の割り当てが可能です。

ですが、世界的にインターネットが普及し、パソコンやスマートフォン・その他ネットワーク機器が膨大な数に。結果、43億個のIPv4アドレスだけでは、全ての機器にIPアドレスを割り当てることが困難になりました。これがIPv4の枯渇問題です。

この枯渇問題への対策として、NAT(Network Address Translation)という技術が用いられてきましたが、より抜本的な解決策としてIPv6が期待されています。

NAT

NAT(Network Address Translation)は、ネットワークのアドレス(IPアドレス)を変換する技術のこと。

主にグローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスを変換することを目的としてとして利用されます。

なぜNATが枯渇問題への対策として利用できるのか?詳しく知りたい方は以下をチェック。

ここからIPv6の解説に入りますが、IPアドレスについての基本知識を抑えきれていない!という方は必ず以下のページの内容も頭に入れてからご覧ください。

以下の記事で理解できる内容
  • IPv4アドレスの基本知識
  • プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスの違い
  • ネットワーク部/ホスト部の違い
  • サブネットマスクとは何か?

IPv6とは:分かりやすく解説

IPv6とは、IPv4アドレスの枯渇問題を受けて開発されたプロトコルです。

IPv6プロトコルのその最大の特徴は、IPアドレスのアドレス長を128bitとして規定している点。

IPv6とは 分かりやすく

Bit数がIPv4アドレスの4倍多く存在しているため、IPv6アドレスの個数は最大43億の4乗(=340澗)という天文学的な個数に―。つまり、事実上ほぼ永久に枯渇しないアドレス体系を採用しています。

またIPv6はアドレスの個数を確保するだけでなく、IPv4で必要とされていたNATは不要となるなど、IPv4で顕在化した多くの問題を一気に解消させる仕組みを同時に備えています。

IPv6の特徴
メリット
  • 事実上枯渇しない数のIPアドレスを確保できる
  • IPアドレスの階層構造化/経路制御表の集約
    IPアドレスの構造をインターネットの階層構造に合わせることで、経路制御表(ルーティングテーブル)を最適化する。
    ルーティング処理の最適化
  • パフォーマンスの向上
    シンプルなヘッダとすることで通信速度の最適化を行う。
  • セキュリティ機能の向上
    IPSecの実装を必須としEnd to Endのセキュリティ確保を行う。

IPv6はアドレス数の確保だけでなく、その他にも多くのメリットを備えているということが分かればOKです。

IPv6の表記方法/省略方法

IPv6アドレスは、128Bitを16Bitごとにコロン:で区切り16進数に変換して表記します。

IPv6とは 分かりやすく

また、以下のルールで0を省略して記載して良いことになっています。そのため、実際目にするIPv6アドレスが通常よりも短く記載されていることがあるため注意しましょう。

IPv6とは 分かりやすく

IPv6アドレスの分類

IPv6アドレスはその利用用途に応じて大きく3つに分類することができます。

IPv6アドレスの分類
  • ①:ユニキャストアドレス
    特定のコンピュータを表すIPv6アドレス。
  • ②:マルチキャストアドレス
    コンピュータをまとめたグループを表すIPv6アドレス。
  • ③:エニーキャストアドレス
    グループのうちどれか1つを表すアドレス。

さらに①のユニキャストアドレスは通信範囲(=パケットの到達範囲)に応じてさらに以下の3つに分類されます。

IPv6アドレスの分類
  • ①:ユニキャストアドレス
    • グローバルユニキャストアドレス
    • リンクローカルアドレス
    • ユニークローカルアドレス
  • ②:マルチキャストアドレス
  • ③:エニーキャストアドレス

この辺の分類を勉強していくとIPv6の特徴が少しづつ分かってくるので1つずつ解説します。

IPv6:ユニキャストアドレス

ユニキャストアドレス特定のコンピュータを表すIPv6アドレスの1つです。

1対1の通信で用いられるIPアドレスです。

普段はこのアドレスを使用してコンピュータ同士が通信を行います。

IPv6:マルチキャストアドレス

マルチキャストアドレス「グループ」を表すIPv6アドレスです。

IPv4のマルチキャストアドレスと同じ考え方です。

マルチキャストアドレス宛にパケットを送信すると、そのグループに属する全てのコンピュータにパケットが届けられます。

IPv6:エニーキャストアドレス

エニーキャストアドレスはマルチキャストアドレスと同じで「グループ」を表すアドレスです。

マルチキャストアドレスにパケットを送信すると、そのグループに属する全てのコンピュータにパケットが届けられますが、エニーキャストアドレスの場合はそのグループに属するコンピュータのうち1つにしかパケットが届けられないという点が特徴です。

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