IPアドレス

IPアドレスは、Internet Protocolで通信相手を識別するための番号である。インターネットアドレスとも呼ばれる。

1. 概要
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IPアドレスは、IPネットワーク上の情報機器を識別するために指定するネットワーク層における識別用の番号である。データリンク層のMACアドレスを物理アドレスということに対応して、論理アドレスとも呼ばれる。IPのバージョンに応じて、IPv4のIPアドレスとIPv6のIPアドレスがある。当初、791}}でIPを定義した際に、IPが現在のIPv4に当たるもののみであったことから、狭義では、単にIPアドレスと呼称した場合にIPv4のIPアドレスを意味する場合がある。

IPアドレスは、IPv4では32ビット、IPv6では128ビットの数値である。この数値のうち、最上位ビットに近い側をネットワーク部、最下位ビットに近い側をホスト部として区別する。ネットワーク部がネットワークを指定し、ホスト部がそのネットワーク内の機器を指定する。ネットワーク部とホスト部の区別にはサブネットマスクを用いることができる。

2. 表記
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IPv4のIPアドレスの表記法には以下の規則がある。//IPv6については「IPv6」および「IPv6アドレス」の記事で取り扱う。//

通常は、ドット付き十進表記あるいはドットアドレスと呼ばれる 0 - 255 の数字4組をドットで繋いだ記法で表記される。
192.168.0.1gethostbyname や inet_aton など、IPアドレスを解釈する実装の一部では以下のような表記も許している。

数字が3組のときは、3番目は16ビットと解釈される。
192.168.1 
数字が2組のときは、2組目は24ビットと解釈される。
192.11010049 
ドットがないときは、単一の32ビット数と解釈される。ロングIPアドレスなどとも呼ばれる。
3232235521 
各数字は0xを前置すると16進数、0を前置すると8進数と解釈される。
0xC0A80001 
0xC0.0250.1 )これらの表記は、URL StandardでURLの一部分として定義されている。ただし、オペレーティングシステムやアプリケーション、ネットワーク機器などによっては利用できないことがある。また悪意のある者がフィッシングサイトなどのURLを偽装するために用いる場合もあるので、注意が必要である。

3. アドレスクラス
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IPアドレスは、次の5つのアドレスクラスに分かれている。

クラスAからクラスCまでは、ネットワーク部とホスト部の境界が8ビット単位で区分けされている。クラスAはネットワーク部が短く、ホスト部が長い。すなわち、多くの機器を保有する大組織や多くの顧客を有する大規模なインターネットサービスプロバイダに割り当てるのに適している。クラスCはその逆である。これは、日本の電話番号において東京などの人口が多い地域には03のような短い市外局番が割り当てられ、人口の少ない地域には長い市外局番が割り当てられているのと同じである。クラスAが約1,677万台、クラスBが65,534台、クラスCが254台のホストを接続できる。

しかし、アドレスクラスを用いたIPアドレス割り当てには問題が生じた。ほとんどのネットワークではクラスAでは大きすぎ、クラスCでは小さすぎたため割り当ての要求がクラスBに集中したのである。クラスBの割り当てを受けたネットワークの中には65,534台のホストを同時にすべて接続することがまれであるネットワークも存在し、IPアドレスが無駄に消費されることになった。そこで現在ではアドレスクラスを使わず、ネットワーク部とホスト部の境界を8ビット単位に固定せずに細分化する可変長サブネットマスクやCIDRの使用が一般化している。

IPアドレスの割り当て範囲を示すために、IPアドレスの末尾に「/」とともにネットワークアドレス長を付記して表すことも多い。IPv4の場合、MSB側からのビット数でネットワークアドレス長を表す。例えば192.168.0.0/24の表記の場合、ネットワーク部はMSBから24ビットで残り8ビットがホスト部となる。アドレスクラスでなく可変長サブネットマスクを使用した場合、ネットワークアドレス長の数字は必ずしも8の倍数にはならないことになる。

3.1. CIDR表
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「CIDR」は、「サイダー」と読む。

enを用いることで、複数のIPアドレスを範囲指定して一つのアドレスブロックとして扱うことができる。例えば、192.168.1.0 - 192.168.1.255という範囲のIPアドレスは、192.168.1.0/24として表すことができる。CIDRを使うことでアドレスブロックの集約や分割が容易に行えることから、IPパケットのルーティングで主に活用されている。例えば、203.0.113.0/26、203.0.113.64/26、203.0.113.128/26、203.0.113.192/26の4つのアドレスブロックは、203.0.113.0/24として集約することができる。

例えば69.208.0.0を含むIPアドレス群の場合、CIDRと開始アドレスおよび終了アドレスの関係は以下のようになる。


表の見方の例
69.208.0.0/16は、69.208.0.0から69.208.255.255までの65,536個のアドレスを含む。
69.208.0.0/24は、69.208.0.0から69.208.0.255までの256個のアドレスを含む。

4. スコープ
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通信可能な範囲のことをスコープという。IPアドレスは、それぞれにスコープが決められている。

4.1. グローバルIPアドレス
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後述するプライベートIPアドレス、リンクローカルアドレス、特殊用途のIPアドレスなどを除いたIPアドレスは「グローバルIPアドレス」と呼び、インターネットの接続用に利用され、重複が発生しないように管理される。そのため、ICANNを頂点とした階層的な委譲関係によって、世界的な管理が行われている。

通常、パソコンやルーターなどをインターネットに接続すると、ISPに割り振られているグローバルIPアドレスの中の1つがパソコンなどに割り当てられる。

4.2. プライベートIPアドレス
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プライベートIPアドレスは、プライベートネットワークのアドレスとして使うことができる。異なるプライベートネットワークを相互接続してルーティングすることも可能である。

プライベートIPアドレスとして、次のアドレス空間が予約されている。ネットワークの規模に応じて、使い分ける必要がある。



4.3. リンクローカルアドレス
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WindowsなどではIPアドレスが設定されておらず、DHCPサーバも見付からない場合には自動的に169.254で始まるクラスBのIPアドレスが振られる。これはリンクローカルアドレスと呼ばれ単一のLAN内での通信に使うことができるが、ルーティングができないなどプライベートアドレスとは異なるものである。

4.4. プライベートIPアドレスとインターネット
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プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを相互変換することにより、インターネットに接続することができる。その方法として、NAPTやプロキシサーバがある。

インターネット接続サービスによってはインターネットに接続する機器にグローバルIPアドレスではなく、このプライベートIPアドレスを割り当てることもある。

プライベートIPアドレスとこれに関する仕組みによって、グローバルIPアドレスを多量に消費することなくインターネットに接続できる機器を増やすことができる。

4.5. ISP Shared Address
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2012年4月にRFC 6598として発行したインターネットサービスプロバイダが契約者に貸し出すIPアドレスで、範囲は100.64.0.0/10。

ISP Shared Addressは、個々のISPのネットワーク内でのみ使用可能なIPアドレスで、キャリアグレードNATによりISP Shared AddressとグローバルIPアドレスを相互変換することにより、インターネットに接続することができる。

IPアドレス枯渇問題により、契約者が増加しても、ISPが契約者に貸し出すグローバルIPアドレスを新規に獲得できなくなった。

しかし、ISPが契約者にプライベートIPアドレスを割り当てると、該当するIPアドレスを契約者のローカルネットワーク内で使用できなくなる。例えば、NTTが提供するフレッツの地域IP網においてプライベートIPアドレスを使用しているため、フレッツの利用者がプライベートIPアドレスをローカルネットワーク内で使用できない。

そこで、ISP Shared Addressの導入により、ISPはISP Shared Addressを使用し、ISPの契約者は、任意のプライベートIPアドレスが使用できるようになる。

なお、/10というアドレス範囲は、東京地域を網羅するISPがISP Shared Addressを導入するには、/10程度のアドレス範囲が必要であるという、日本からの提案がベースになっている。

5. 特殊用途のIPアドレス
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一部のアドレスおよびブロックは、特殊な用途に使われる。それぞれのスコープに応じて、通常、機器に割り振るべきではない。詳細はIPv4#特別用途のアドレスを参照のこと。

6. IPアドレスの付与
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グローバルIPアドレスは、まずインターネットレジストリからISPにまとまった単位で付与される。これを割り振りという。ISPは末端の利用者に対して、利用契約に基づいてIPアドレスを払い出す。これを割り当てという。かつて一部の大学やIT企業が非営利でインターネットを支えていた時代には、レジストリからこれらの組織に直接割り当てられる例が多かったが、今日では商用ISPが発達したため、新規の割り当てではそのような例は少ない。インターネットレジストリにもIANA →RIR→NIR→LIRといった階層構造が存在する。

個人契約者の場合、グローバルIPアドレス1個を動的に割り当てるものがほとんどである。ただしISPや契約プランによってはプライベートIPアドレスやISP Shared Addressを割り当てるもの、グローバルIPアドレス1個を固定で割り当てるもの、複数のグローバルIPアドレスを固定で割り当てるものもある。割り当ての通信プロトコルはダイヤルアップ接続ではPPP、ADSL・FTTHなどではPPPoE、CATVや公衆無線LANではDHCPによることが一般的である。

法人契約の場合はDNSやメールなどの各種サーバを運用するケースが多いこと、VPNなどによる取引先などとのデータのやりとりにおいて、IPアドレスによる認証やアクセス制限があることなどの理由により、複数のグローバルIPアドレスを固定で割り当てる契約が一般的である。

なお、家庭内や組織内でのプライベートIPアドレスの割り当てはDHCPによることが一般的である。ただし、サーバやルーターのLAN側など固定IPアドレスを必要とするものや、割り当てを厳密に管理したい場合には固定IPアドレスの割り当てが行われる。

7. IPアドレス枯渇問題
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2019年3月現在、特殊な用途のものを除く、すべてのIPv4のグローバルアドレスを誰かに割り当てた状態になりつつある。すなわちIPv4のグローバルアドレスに空きがなく、インターネット上に公開するIP機器の増設が不可能になるという問題が発生している。不動産に例えると、これまでは新規分譲で土地が提供されて建物を建築できていたが、分譲する土地がなくなったために、既存の建物が建っている土地を地上げして再開発しない限り新たな建物を建てられなくなった状態である。

2017年2月15日 LACNICのIPv4アドレス在庫が/11ブロック以下となり、AFRINICを除く4つのRIRでIPv4アドレス在庫枯渇の最終段階になった。

この枯渇問題の対策として、IPv6の普及が進められている。

8. 脚注
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8.1. 注釈
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8.2. 出典
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9. 関連項目
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IPv6アドレス
IPアドレス枯渇問題
IPv4
IPv6
グローバルIPアドレス
プライベートIP
Domain Name System
ホスト名
Dynamic Host Configuration Protocol
MACアドレス
ポート番号
Mobile IP
サブアロケーション
アサインメントウィンドウ
NAT
IPマスカレード
ジオロケーション/ジオロケーティング/GeoIP

10. 外部リンク
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