ネットワークに接続されているすべてのデバイス (コンピューター、タブレット、カメラなど) には、他のデバイスがアクセス方法を認識できるように、一意の識別子が必要です。 TCP/IP ネットワーキングの世界では、その識別子はインターネット プロトコル (IP) アドレスです。
コンピュータを使って長時間作業したことがある方は、IP アドレス (192.168.0.15 のような一連の数値) にさらされたことがあるでしょう。ほとんどの場合、デバイスとネットワークが舞台裏でそれらの処理を処理するため、私たちはそれらに直接対処する必要はありません。それらに対処する必要がある場合、私たちは多くの場合、どの数字をどこに配置するかについての指示に従うだけです。ただし、これらの数字が何を意味するのかをもう少し詳しく知りたい場合は、この記事が最適です。
なぜ気にする必要があるのでしょうか？ ネットワークが正しく動作しない理由や、特定のデバイスが期待どおりに接続しない理由をトラブルシューティングし たい場合は、IP アドレスがどのように機能するかを理解することが不可欠です。また、インターネット上の友人が接続できる ゲーム サーバーやメディア サーバーをホストする など、もう少し高度な設定を行う必要がある場合は、IP アドレス指定について知っておく必要があります。さらに、それは一種の魅力的でもあります。
注: この記事では、IP アドレスの基本について説明します。これは、IP アドレスを使用しているものの、IP アドレスについてあまり考えたことがない人が知っておきたい内容です。 IP クラス、クラスレス ルーティング、カスタム サブネットなど、より高度な、または専門的なレベルの内容については説明しません。ただし、読み進めるにつれて、さらに読むためにいくつかのソースを示します。
IPアドレスとは何ですか?
IP アドレスは、ネットワーク上のデバイスを一意に識別します。これらのアドレスは以前にも見たことがあります。 192.168.1.34 のようになります。
IP アドレスは常にこのように 4 つの数字のセットです。各数値の範囲は 0 ～ 255 です。つまり、完全な IP アドレス指定範囲は 0.0.0.0 ～ 255.255.255.255 になります。
各数値が最大 255 までしか到達できない理由は、各数値が実際には 8 桁の 2 進数 (オクテットと呼ばれることもあります) であるためです。オクテットでは、数値 0 は 00000000 となり、数値 255 は 11111111 となり、オクテットが到達できる最大数値となります。前に説明した IP アドレス (192.168.1.34) をバイナリで表すと、11000000.10101000.00000001.00100010 のようになります。
コンピューターはバイナリ形式で動作しますが、私たち人間は 10 進数形式で作業する方がはるかに簡単だと感じます。それでも、アドレスが実際には 2 進数であることを知れば、IP アドレスに関連するいくつかの事柄がなぜそのように機能するのかを理解するのに役立ちます。
でも心配しないでください。この記事では二進法や数学について多くを説明するつもりはありませんので、もう少しお待ちください。
IP アドレスの 2 つの部分
デバイスの IP アドレスは、実際には次の 2 つの別々の部分で構成されます。
- ネットワーク ID: ネットワーク ID は、デバイスが配置されている特定のネットワークを識別する、左から始まる IP アドレスの一部です。一般的なホーム ネットワークでは、デバイスの IP アドレスが 192.168.1.34 であり、アドレスの 192.168.1 の部分がネットワーク ID になります。欠落している最後の部分をゼロで埋めるのが慣例であるため、デバイスのネットワーク ID は 192.168.1.0 であると言えます。
- ホスト ID: ホスト ID は、ネットワーク ID に含まれない IP アドレスの一部です。これは、ネットワーク上の特定のデバイス (TCP/IP の世界ではデバイスを「ホスト」と呼びます) を識別します。 IP アドレス 192.168.1.34 の例を続けると、ホスト ID は 34、つまり 192.168.1.0 ネットワーク上のホストの一意の ID になります。
ホーム ネットワーク上には、192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1 30、192.168.1.34 などの IP アドレスを持つ複数のデバイスが表示される場合があります。これらはすべて、同じネットワーク (ネットワーク ID 192.168.1.0) 上にある固有のデバイス (この場合はホスト ID 1、2、30、および 34) です。
これらすべてをもう少しわかりやすく説明するために、たとえ話に移りましょう。これは、都市内の番地がどのように機能するかによく似ています。 2013 Paradise Street のような住所を考えてみましょう。番地はネットワーク ID のようなもので、番地はホスト ID のようなものです。同じネットワーク上の 2 つのネットワーク ID に同じ名前が付けられないのと同様に、都市内では 2 つの通りに同じ名前が付けられることはありません。特定のネットワーク ID 内のすべてのホスト iD が固有であるのと同様に、特定の番地では、すべての番地も固有です。
サブネットマスク
では、デバイスは IP アドレスのどの部分がネットワーク ID で、どの部分がホスト ID であるかをどのように判断するのでしょうか?そのために、IP アドレスに関連して常に表示される 2 番目の番号が使用されます。その番号はサブネットマスクと呼ばれます。
ほとんどの単純なネットワーク (家庭や中小企業のネットワークなど) では、255.255.255.0 のようなサブネット マスクが表示されます。4 つの数字はすべて 255 または 0 です。255 から 0 への変化の位置は、ネットワーク間の分割を示します。ネットワークとホストID。 255 は、式からネットワーク ID を「マスクアウト」します。
注: ここで説明する基本的なサブネット マスクは、デフォルトのサブネット マスクとして知られています。大規模なネットワークでは、状況はさらに複雑になります。多くの場合、カスタム サブネット マスク (0 と 1 の間の区切りの位置がオクテット内でシフトする) を使用して、同じネットワーク上に複数のサブネットを作成します。これはこの記事の範囲を少し超えていますが、興味がある場合は、Cisco が サブネット化に関する非常に優れたガイド を提供しています。
デフォルトゲートウェイアドレス
IP アドレス自体と関連するサブネット マスクに加えて、IP アドレス情報とともにデフォルト ゲートウェイ アドレスも表示されます。使用しているプラットフォームによっては、このアドレスの名前が異なる場合があります。 「ルーター」、「ルーター アドレス」、「デフォルト ルート」、または単に「ゲートウェイ」と呼ばれることもあります。これらはすべて同じものです。これは、デバイスがネットワーク データを送信する目的の場合に、そのデータを送信するデフォルトの IP アドレスです。デバイスが存在するネットワークとは異なるネットワーク (異なるネットワーク ID を持つネットワーク)。
この最も単純な例は、典型的なホーム ネットワークに見られます。
複数のデバイスで構成されるホーム ネットワークがある場合は、モデムを介してインターネットに接続されているルーターがある可能性があります。そのルーターは別個のデバイスである場合もあれば、インターネット プロバイダーが提供するモデムとルーターのコンボ ユニットの一部である場合もあります。ルーターは、ネットワーク上のコンピュータおよびデバイスと、インターネット上のより一般向けのデバイスとの間に配置され、トラフィックを双方向に受け渡し (またはルーティング) します。
通常、ルーターはデフォルトでプライベート IP アドレス (ローカル ネットワーク上のアドレス) を最初のホスト ID として持つように設定されています。したがって、たとえば、ネットワーク ID に 192.168.1.0 を使用するホーム ネットワークでは、ルーターは通常 192.168.1.1 になります。もちろん、ほとんどのものと同様、必要に応じて別のものに設定することもできます。
DNSサーバー
DNS は電話帳のように機能し、Web サイト名など人間が読める形式のものを検索し、IP アドレスに変換します。 DNS は、インターネット経由でリンクされた DNS サーバーのシステムにすべての情報を保存することによってこれを行います。デバイスは、クエリの送信先となる DNS サーバーのアドレスを知っている必要があります。
一般的な小規模ネットワークやホーム ネットワークでは、DNS サーバーの IP アドレスはデフォルト ゲートウェイ アドレスと同じであることがよくあります。デバイスは DNS クエリをルーターに送信し、ルーターが使用するように設定されている DNS サーバーにリクエストを転送します。デフォルトでは、これらは通常、ISP が提供する DNS サーバーですが、必要に応じて別の DNS サーバーを使用するように変更できます。 Google や OpenDNS などの サードパーティが提供する DNS サーバーを使用すると、よりうまくいく場合があります 。
IPv4 と IPv6 の違いは何ですか?
また、設定を参照しているときに、IPv6 アドレスと呼ばれる、異なるタイプの IP アドレスに気づいたかもしれません。これまで説明してきた IP アドレスの種類は、70 年代後半に開発されたプロトコルである IP バージョン 4 (IPv4) で使用されるアドレスです。これらは、先ほど説明した 32 バイナリ ビット (4 オクテット単位) を使用して、合計 42 億 9,000 万個の可能な一意のアドレスを提供します。大変なことのように聞こえますが、公開されているすべてのアドレスはずっと前に企業に割り当てられていました。それらの多くは未使用ですが、割り当てられており、一般には使用できません。
90 年代半ば、IP アドレスが不足する可能性を懸念して、インターネット技術特別委員会 (IETF) は IPv6 を設計しました。 IPv6 では、IPv4 の 32 ビット アドレスの代わりに 128 ビット アドレスを使用するため、一意のアドレスの総数はアンデシリオン単位で測定されます。これは、不足する可能性が低いほど十分な数です。
IPv4 で使用されるドット 10 進表記とは異なり、IPv6 アドレスはコロンで区切られた 8 つの数字グループとして表現されます。各グループには、16 の 2 進数を表す 4 つの 16 進数があります (したがって、これは 16 進数と呼ばれます)。一般的な IPv6 アドレスは次のようになります。
2601:7c1:100:ef69:b5ed:ed57:dbc0:2c1e
問題は、すべての懸念の原因となった IPv4 アドレスの不足は、ルーターの背後でプライベート IP アドレスの使用が増加したことで、最終的に大幅に緩和されたということです。公開されていないプライベート IP アドレスを使用して、独自のプライベート ネットワークを作成する人が増えています。
したがって、IPv6 が依然として主要なプレーヤーであり、今後もその移行が起こるとしても、それは予測されたほど完全には起こらなかった、少なくともまだは。さらに詳しく知りたい場合は、 IPv6 の歴史とタイムライン をチェックしてください。
デバイスはどのようにして IP アドレスを取得するのでしょうか?
IP アドレスの仕組みの基本を理解したところで、そもそもデバイスがどのように IP アドレスを取得するかについて説明しましょう。実際には、IP 割り当てには動的と静的の 2 種類があります。
動的 IP アドレスは、デバイスがネットワークに接続すると自動的に割り当てられます。今日の大多数のネットワーク (ホーム ネットワークを含む) は、これを実現するために動的ホスト構成プロトコル (DHCP) と呼ばれるものを使用しています。 DHCP はルーターに組み込まれています。デバイスがネットワークに接続すると、IP アドレスを要求するブロードキャスト メッセージが送信されます。 DHCP はこのメッセージをインターセプトし、使用可能な IP アドレスのプールからそのデバイスに IP アドレスを割り当てます。
ルーターがこの目的で使用する特定のプライベート IP アドレス範囲があります。どちらが使用されるかは、ルーターの作成者、または自分でどのように設定したかによって異なります。これらのプライベート IP 範囲には次のものが含まれます。
- 10.0.0.0 – 10.255.255.255: Comcast/Xfinity の顧客の場合、ISP が提供するルーターがこの範囲のアドレスを割り当てます。 Apple が AirMac ルーターで使用しているように、他の一部の ISP もルーターでこれらのアドレスを使用しています。
- 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255: ほとんどの商用ルーターは、この範囲の IP アドレスを割り当てるように設定されています。たとえば、ほとんどの Linksys ルーターは 192.168.1.0 ネットワークを使用しますが、D-Link と Netgear は両方とも 198.168.0.0 の範囲を使用します。
- 172.16.0.0 ～ 172.16.255.255: この範囲がデフォルトで商用ベンダーによって使用されることはほとんどありません。
- 169.254.0.0 – 169.254.255.255: これは、自動プライベート IP アドレス指定という名前のプロトコルで使用される特別な範囲です。コンピュータ (またはその他のデバイス) が IP アドレスを自動的に取得するように設定されているにもかかわらず、DHCP サーバーが見つからない場合、コンピュータはこの範囲内のアドレスを自分自身に割り当てます。これらのアドレスのいずれかが表示された場合は、IP アドレスを取得するときにデバイスが DHCP サーバーに到達できず、ネットワークの問題またはルーターに問題がある可能性があることを示しています。
動的アドレスについては、変更される可能性があるということです。 DHCP サーバーは IP アドレスをデバイスにリースします。これらのリースが期限切れになると、デバイスはリースを更新する必要があります。場合によっては、デバイスは、サーバーが割り当てることができるアドレスのプールから別の IP アドレスを取得することがあります。
ほとんどの場合、これは大したことではなく、すべてが「うまくいく」でしょう。ただし、場合によっては、デバイスに変更しない IP アドレスを割り当てたい場合もあります。たとえば、手動でアクセスする必要があるデバイスがあり、名前よりも IP アドレスを覚えておくほうが簡単だと感じるかもしれません。あるいは、IP アドレスを使用してのみネットワーク デバイスに接続できる特定のアプリがある可能性があります。
そのような場合は、それらのデバイスに静的 IP アドレスを割り当てることができます。これを行うには、いくつかの方法があります。 こともできますが、不安定になる場合があります。もう 1 つのより洗練された解決策は、通常は DHCP サーバーによって動的に割り当てられる間に、特定のデバイスに 静的 IP アドレスを割り当てるようにルーターを構成する ことです。こうすることで、IP アドレスは決して変更されませんが、すべてがスムーズに動作するようにする DHCP プロセスが中断されることはありません。
