参考資料
IPアドレスはインターネットやLANなどのIPネットワークに接続されたコンピュータなどに割り振られる識別番号のこと。IPアドレスは、IPネットワーク上の住所のようなもの。
IPアドレスには、IPv4(Internet Protocol v4)とIPv6(Internet Protocol v6)の2種類がある。IPv4が世界的に利用者が急増したことにより割り当てるIPアドレスがなくなってきており、それを解消するためにIPv6が開発された。

IPv4とは

IPv4のIPアドレスは、コンピュータ内部では2進数で処理されることから、32ビットの整数で表せる。

IPv4 = 32 bits
11000000.10101000.00000001.00000001

IPv4の表記

IPアドレス確認コマンド(IPv6も同様)

コンピュータが使用しているIPアドレスを調べるコマンドは以下。

# Windowsの場合
$ ipconfig

# Linuxの場合
$ ifconfig

IPアドレスの構成

32ビットのIPアドレスは、ネットワーク部とホスト部の2つによって構成される。ネットワーク部は、各ホストが所属するネットワークを示す。ホスト部は、ネットワークに所属する各ホストを示す。例えば、192.168.2.1/24のIPアドレスでは、/24は24ビットがネットワーク部という意味となるので、192/168.2までがネットワーク部であることを示す。残りの1がホスト部ということを表している。

IPアドレスのクラス

IPアドレスは、クラスA、クラスB、クラスC、クラスEの5つのアドレスクラスに分類される。

クラスA,B,Cにはネットワークアドレスとブロードキャストアドレスという予約されているアドレスが存在し、これらはホストに割り当てることはできない。

グローバルアドレスとプライベートアドレス

グローバルアドレス

グローバルIPアドレスとは、インターネットに接続された機器に一意に割り当てられるIPアドレスであり、世界的にはICANN、日本ではJPNICという機関で管理されている。

プライベートアドレス

プライベートIPアドレスとは、組織内で一意に割り当てられるIPアドレス。このIPアドレスが割り当てられた機器はインターネットでは通信を行えないため、インターネット通信を行うためには、アドレス変換技術などでグローバルIPをもつ機器に中継してもらう必要がある。

※プライベートIPアドレス以外がグローバルIPアドレス

VLSM/CIDR/サブネットゼロとは

VLSMとは

VLSM(Variable Length Subnet Mask)とは、1つのIPネットワークをサブネットに分割する際に、複数の長さのサブネットマスクを利用する技術。可変長サブネットマスクとも呼ばれる。
VLSMはIPアドレスのクラスの概念にとらわれないクラスレスアドレッシングの手法。VLSMを利用することで、効率的なIPアドレッシングを実現できるのだが、VLSMを対応していないクラスフルルーティングプロトコル(RIPv1)が稼働しているネットワークではVLSMは使用できない。

CIDR(サイダー)

CIDR(Classless InterDomain Routing)とは、IPネットワークの経路情報を集約する際にクラスの概念をなくした技術のこと。CIDRにより複数のクラスCアドレスを1つのネットワークに集約することができ、集約したネットワークはSuperNet(元のクラスのナチュラルマスクよりも短いマスクの経路)という。

例えば、CIDRによって「200.0.0.0/24」〜「200.0.7.0/24」の8つのネットワークを、1つのネットワークに集約して「200.0.0.0/21」として扱うことができる。例えば、インターネット上である組織がクラスCのネットワークではIPアドレスが足らないことからクラスBのネットワークを取得を希望した場合に、クラスBのネットワークを付与するのではなく、必要としているIPアドレスの数と同じくらいの数となるよう、連続する複数のクラスCのネットワークを、1つのネットワークとして割り当てればIPアドレス空間を有効利用できる。

　※　ルータは8つのルートを処理するのではなく、CIDRにより1つのルートを処理すればいいのでルータの負荷軽減となります。

VLSMの場合は複数の異なるサブネットを作成していく時に「ホスト部のビット」を消費していくのに対しCIDRの場合は複数のネットワークを1つのネットワークにする時に、「ネットワーク部」のビットを消費する。CIDRでは、1つの大きなネットワークを作成するためにホスト部のビットを増やす。

ゼロサブネットとは

サブネット部が全て0bitのネットワークのこと。例えば、「172.16.10.0/24」の場合ではサブネット部が全て0bitになりませんが、「172.16.0.0/24」の場合はサブネットが全て0bitになる。このようなゼロサブネットと言う。従来のサブネット計画に置いては、このゼロサブネットと、サブネット部が全て「1bit」のネットワークの使用は推奨されていない。

IPv6とは

IPv6は、アドレス長が128bitsなので最大340澗個のIPアドレスを割り当てることができる。

IPv6の特徴

IPvヘッダのフォーマット

IPv6ではヘッダチェックサムが削除されているが、TCPやアプリケーション側でエラーチェックを行なっているためIPレベルのエラーチェックは不要だとして削除された。一方、「フローラベル」という新たなフィールドが追加された。フローラベルは、通信経路の品質確保、経路の優先選択のために使用。

表記方法と省略方法

IPv4アドレスは、128ビットを16ビットごとにコロン(:)で区切り、8つのフィールドに分け16進数で表記

2進数｜
0010000000000001:0000000011010011:0000000000000000:0000000000000000:0000001010101011:0000000000010001:1111111000100101:1000101101011101

16進数｜
2001:00D3:0000:0000:02AB:0011:FE25:8B5D

IPv6アドレスの省略方法

1. フィールド毎に先頭の0の並びは省略可能
2. フィールドのビットが全て0の場合、1つの0に省略可能
3. ビットが全て0びフィールドが連続している場合、その間の0を省略して2重コロン(::)に省略可能

IPv6アドレスの3タイプ

IPv6の3つのスコープ