ネットワークに接続されたコンピュータ、タブレット、カメラなど、すべてのデバイスは、他のデバイスがアクセスする方法を知るために、一意の識別子が必要です。TCP/IPネットワークの世界では、その識別子がIP（Internet Protocol）アドレスとなる。

IPアドレスとは、192.168.0.15のような数字の羅列のことで、コンピュータを扱う人なら一度は耳にしたことがあるだろう。その際、私たちは通常、数字を入れる場所の指示に従うだけです。しかし、もしあなたがこの数字の意味を掘り下げたいと思ったことがあるのなら、この記事はあなたのためにある。

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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機能していない、あるいは特定の機器が期待通りに接続できない原因を突き止めるには、IPアドレスの仕組みを理解することが重要です。ゲームサーバーやメディアサーバーをホストするような、より高度なものを設定する必要がある場合、それに接続できるインターネット上の友人からIPアドレスについて何かを知る必要があります。それに、ちょっと魅力的なんです。

注）今回は、IPアドレスを使っているが、あまり考えたことがない人が知っておきたい、IPアドレスの基本を解説します。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、より高度で専門的な内容については説明しませんが、さらに読み進めるためのソースをいくつか紹介します。

アイピーアドレスは何ですか？

IPアドレスは、ネットワーク上の機器を一意に識別するもので、192.168.1.34のようなアドレスは見たことがあると思います。

IPアドレスは、常にこのような4つの数字で構成されています。したがって、完全なIPアドレスは0.0.0.0から255.255.255.255までとなります。

各数値が最大255にしか達しないのは、各数値が実際には8ビットの2進数（オクテットと呼ばれることもある）であるためである。オクテットでは、0は0000000000、255は11111111となり、1オクテットで実現できる最大値となる。先ほどのバイナリIPアドレス（192.168.1.34）は、以下のようになります。 11000000.10101000.00000001.00100010.

コンピュータは2進法ですが、私たち人間は10進法の方がはるかに使いやすいと思います。しかし、アドレスが2進数であることを知ることで、IPアドレスにまつわるある種の仕組みが理解できるようになる。

でもご安心ください！この記事では、2進数や数学を大量に投げかけることはしませんので、気長にお待ちください。

ipアドレスの2つの部分

機器のIPアドレスは、実際には2つの部分から構成されています。

• ネットワークID：ネットワークIDは、IPアドレスの左から順に、デバイスが位置する特定のネットワークを識別する部分です。一般的なホームネットワークでは、機器のIPアドレスは192.168.1.34で、アドレスの192.168.1の部分がネットワークIDになります。ユーザーは、足りない最後の部分をゼロで埋めることに慣れているので、機器のネットワークIDは192.168.1.0と言うことが出来ます。
• ホストID：ホストIDは、ネットワークIDの未占有IPアドレスの一部です。そのネットワーク上の特定のデバイスを識別します（TCP/IPの世界では、デバイスを「ホスト」と呼びます）。IPアドレス192.168.1.34の例で続けると、ホストIDは192.168.1.0ネットワーク上のホストの固有IDになります。

ホームネットワークでは、IPアドレスが192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1.30、192.168.1.34の機器が複数見ら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）上にある固有の機器（この場合、ホストID 1、2、30、34）である。

このことをよりよく理解するために、例えを出してみましょう。これは、都市における街頭演説の仕組みに非常によく似ています。2013 Paradise Streetのような住所を表示させる。通りの名前はネットワークIDと似ていて、家の番号はホストIDと似ていて、同じネットワークで同じ名前のネットワークIDがないように、街の中で同じ名前の通りはない。あるネットワークID内のすべてのホストIDがユニークであるのと同様に、各部屋番号はあるストリート内でユニークです。

サブネットマスク

そこで、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なのかをデバイスがどのように判断するのか。これには、IPアドレスに付随して常に見ることのできる2番目の数字を使用します。この数字をサブネットマスクと呼びます。

ほとんどの単純なネットワーク（家庭や中小企業など）では、255.255.255.0といったサブネットマスクを見かけますが、これは4桁すべてが255または0です。255から0への位置変更は、ネットワークIDとホストIDの区切りを示します。255は式からネットワークIDを「マスク」しています。255sは、方程式からネットワークIDを「マスク」します。

注：ここで説明する基本的なサブネットマスクは、デフォルトサブネットマスクと呼ばれます。大規模なネットワークでは、さらに複雑になることがあります。よくカスタムサブネットマスク（0と1の間のブレークポイントの位置がオクテット内で移動する）を使って、同じネットワーク上に複数のサブネットを作る人がいます。これはこの記事の範囲外ですが、Ciscoにサブネットの非常に良いガイドがありますので、ご興味があればご覧ください。

デフォルトゲートウェイアドレス

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IPアドレスとサブネットマスクに加え、デフォルトゲートウェイアドレスも表示されます。お使いのプラットフォームによっては、このアドレスが別の名前で参照されることがあります。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る。これらはすべて同じものです。機器がネットワークデータを、そのネットワーク上の機器ではなく、別のネットワーク（ネットワークIDの異なるもの）に送信する際のデフォルトのIPアドレスです。

最も単純な例は、一般的なホームネットワークにおけるものです。

複数の機器でホームネットワークを構成している場合、モデムを介してルーターがインターネットに接続されていることがあります。このルーターは、独立した機器である場合もあれば、インターネットプロバイダが提供するモデム／ルーター一体型の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や機器と、インターネット上の公衆向け機器の間に位置し、トラフィックを前後に渡す（またはルーティングする）。

例えば、あなたが www.tl80.cn でブラウザを開いたとします。あなたのPCは、私たちのサイトのIPアドレスにリクエストを送ります。当社のサーバーはインターネット上にあり、お客様のホームネットワーク上にはないため、トラフィックはお客様のPCからルーター（ゲートウェイ）に送られ、ルーターは当社のサーバーにリクエストを転送します。サーバーは正しい情報をお客様のルーターに送り返し、ルーターはその情報を要求したデバイスに送り返し、お客様は私たちのサイトがブラウザにポップアップするのを見ることになります。

通常、 デ フ ォ ル ト では、 ル ー タ は最初のホ ス ト ID と し て プ ラ イ ベ ー ト IP ア ド レ ス （ローカルネッ トワークのアドレス）を取るように設定されています。したがって、例えば、 192.168.1.0 をネットワーク ID とするホームネットワークでは、ルータは通常 192.168.1.1 となります。もちろん、 ほとんどのものと同様に、 必要に応じて別のものに設定することができます。

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ディーエヌエスサーバー

この最後の情報は、デバイスのIPアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイアドレスとともに、デフォルトのドメインネームシステム（DNS）サーバーの一方または両方のアドレスが割り当てられることになります。私たち人間は、数字で表される住所よりも、名前で表される住所の方がずっと得意なのです。タイプwww.tl80.cn进入你的浏览器的地址栏要比记住和键入我们网站的IP地址容易得多。

DNSは電話帳のようなもので、ウェブサイト名など人間が読めるものを調べてIPアドレスに変換します。DNSは、インターネットを介して接続されたDNSサーバーのシステムにこれらの情報をすべて保存することでこれを行います。お使いのデバイスは、問い合わせを送信するDNSサーバーのアドレスを知っている必要があります。

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一般的な小規模またはホームネットワークでは、DNSサーバーのIPアドレスは、通常、デフォルトゲートウェイアドレスと同じです。デバイスはDNSクエリーをルーターに送信し、ルーターはルーターが使用するように設定されたDNSサーバーに要求を転送します。デフォルトでは、ISPが提供するDNSサーバーが使用されますが、必要に応じて、別のDNSサーバーを使用するように変更することができます。サードパーティが提供するDNSサーバー（GoogleやOpenDNSなど）を利用することで、より良い結果が得られる場合もあります。

ipv4とipv6の違いは何ですか？

また、IPv6アドレスと呼ばれる別の種類のIPアドレスが表示されることがあります。これまで説明してきたIPアドレスの種類は、1970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）で使われているもので、今話している32個のバイナリビット（4オクテット）を使って、合計42億9000万個の固有アドレスを提供可能としているのです。これはとても多いように聞こえますが、一般に公開されているアドレスはすべて企業に割り当てられて久しいのです。未使用のものも多いが、割り当てられているため、一般的な用途には使用できない。

1990年代半ば、IPアドレスの不足が懸念されたため、IETF（Internet Engineering Task Force）がIPv6を設計した。 IPv6ではIPv4の32ビットアドレスではなく128ビットアドレスを使用するため、ユニークアドレスの総数が未設定アドレスで計測され、不足する可能性が低いほど大きな数であることがわかる。

IPv6アドレスは、IPv4で使われていたドット付き10進数表現とは異なり、コロンで区切られた8つの数値のグループで表現されます。各グループは4つの16進数で、16の2進数を表します（そのため16進数という名前がついています）。典型的なIPv6アドレスは、次のようなものです。

IPv4アドレスの不足が問題視されていますが、ルータの背後にあるプライベートIPアドレスの増加により、この問題はかなり緩和されました。一般には公開されていないプライベートなIPアドレスを使って、自分だけのネットワークを構築する人が増えています。

ですから、IPv6はまだ主要なプレーヤーであり、移行はまだ起こるでしょうが、少なくとも今のところ期待通りには起こっていません。もっと詳しく知りたい方は、IPv6の歴史と年表をご覧ください。

デバイスはどのようにしてipアドレスを取得するのですか？

IPアドレスの仕組みの基本を理解したところで、まずは機器がどのようにIPアドレスを取得するのかについて説明します。IPの割り当てには、実は動的なものと静的なものの2種類があります。

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ネットワークに接続された機器には、自動的に動的なIPアドレスが割り当てられます。ホームネットワークを含む今日のほとんどのネットワークでは、ルーターに内蔵されているDHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）を使用してこれを行います。DHCPはこのメッセージを受信し、利用可能なIPアドレスのプールからデバイスにIPアドレスを割り当てる。

ルーターは、この目的のために特定の専用IPアドレス範囲を使用します。どちらを使うかは、ルーターを設定した人**や、自分で設定した方法によって異なります。これらの専用IPレンジは以下の通りです。

• 10.0.0.0-10.255.255: Comcast/Xfinityをご利用の場合、ISP提供のルーターがこの範囲のアドレスを割り当てます。他のISPでもルーターにこれらのアドレスを使用しているところがあり、Appleは空港ルーターにこれらのアドレスを使用しています。
• 192.168.0.0-192.168.255.255: ほとんどの市販ルーターは、この範囲にIPアドレスを割り当てるように設定されています。例えば、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、D-LinkとNetgearは共に198.168.0.0範囲を使用しています。
• 172.16.0.0 - 172.16.255.255: デフォルトでは、この範囲はどの商用プロバイダーでもほとんど使用されていません。
• 169.254.0.0-169.254.255.255：Automatic Private IP Addressingというプロトコルで使われる特殊な範囲です。コンピュータ（またはその他の機器）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が、DHCPサーバーが見つからない場合、この範囲内のアドレスを自分で割り当てることになります。これらのアドレスが表示された場合、デバイスがIPアドレスを取得する必要があるときにDHCPサーバーにアクセスできず、ルーターにネットワークの問題や障害が発生している可能性があることを知らせます。

動的アドレスの問題は、時々変更されることです。DHCPサーバーはデバイスにIPアドレスをリースし、これらのリースが終了すると、デバイスはリースを更新する必要があります。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、デバイスが別のIPアドレスを取得することもあります。

ほとんどの場合、これは大きな問題ではなく、すべてが「うまくいく」のです。しかし、時には、デバイスに一定のIPアドレスを提供したい場合があります。例えば、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アドレスを覚える方が簡単だと思うかもしれません。あるいは、アプリケーションの中には、ネットワーク機器に接続するためにIPアドレスしか使えないものがあるかもしれません。

このような場合、これらのデバイスに固定IPアドレスを割り当てることができます。その方法はいくつかあります。自分のデバイスに固定IPアドレスを手動で設定することもできますが、これは時に大雑把になる可能性があります。もう1つの、よりエレガントなソリューションは、通常DHCPサーバーが動的に割り当てるプロセスで、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を設定することです。こうすることで、IPアドレスが変わっても、DHCPの処理を中断することなく、すべてがスムーズに進むようになります。