第4回 IPアドレスの構造とサブネット

2008/02/12

　前回は、TCP/IP通信の中核部分であるIPというプロトコルにどんな機能があり、どんな役割を果たしているのかを説明した。4回目となる今回は、IPで重要な機能の1つであるIPアドレスについて調べてみよう。IPアドレスの構造や、ネットワークの規模に応じた「クラス」の概念、また限られたネットワークリソースを有効利用するための「サブネット」などについて学ぶ。
　なお、IPにはいくつかバージョンがあるが、今回は現在多く利用されているIPv4をもとに説明する。

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IPアドレスとサブネット

1-1		IPアドレスとは

　まず、第2回、第3回講座で分析したパケットを見てみよう。図1が、パケットキャプチャツールでキャプチャしたダンプである。

図1　<<パケット4>>のダンプ

　そして、図1のダンプコードの部分を取り出したものが図2である。

図2 　<<パケット4>>のダンプコードの全体構造

各部のダンプコードは、スペースの都合で2行に渡って表記している。

　前回（第3回）講座で解説した通り、このパケットのIPヘッダを各フィールドに分解すると以下のようになる。

表1　<<パケット4>>のIPヘッダの内容

　前回説明した通り、Source Addressは送信元IPアドレス、Destination Addressはあて先IPアドレスを表す。図3を見ると、このパケットは「192.168.1.143」というIPアドレスを持つホストから「210.225.230.82」というIPアドレスを持つホストに向けて送出されていることがわかる。ホストとは、TCP/IPの世界では、通信を行うコンピュータや通信機器のことを指す。
　では、IPアドレスとはなんだろうか？「アドレス」は日本語ではもちろん「住所」を意味する言葉だ。それでは一体何の住所なのかというと、「送信元IPアドレス」「あて先IPアドレス」とあるように、ホストを1台1台識別するための符号である。
　送信元ホストに棲む妖精「パケトくん」は、送り出すパケット1つ1つに目的のホストを識別する「あて先IPアドレス」を設定する。通信途中にあるルータの「るー太くん」は、ルータに届いたパケットの「あて先IPアドレス」を見て、適切な方向へパケットを導いてくれる。
　こういった「パケトくん」と「るー太くん」などの連係プレー（「連携」ではない）によって、パケットは目的のホストへ到達する。　もし「パケトくん」が間違った「あて先IPアドレス」を設定してしまうと、パケットは間違ったホストに到達したり、途中で迷子になってしまうことになる。

　では、Destination Address、あて先IPアドレスの部分を詳しく見てみよう。表1の最下行に、16進法で「D2E1E652」と示されている。
　IPアドレスは、IPv4の場合32ビットである(IPv6の場合128ビット)。32ビットでいえば、"0"か"1"で表現する2進数32桁である。では、このIPアドレスを16進数から2進数に置き換えてみよう。16進数1桁は2進数4桁である。
　16進数も2進数も、あまりわかりやすいとはいえない。そこで、表記ルールとして32ビットあるIPアドレスを8ビットずつ4ブロックに分けてから、ブロックごとに10進数に変換する（図3）。

図3　あて先IPアドレスの変換

　こうしてできた10進数の数字4つをドット( . )で区切ってつないだもの、この場合は「210.225.230.82」が、IPアドレスとなる。

IPv4とIPv6

　IPには、IPv4、IPv6などいくつかのバージョンが使われている。IPv4の場合、IPアドレス長は32ビットである。2の32乗は4,294,967,296だから、32ビットだと約43億通りの組み合わせがあることになる。
　はたしてこの数字は大きいのか、それとも小さいのか？
　IPというプロトコルが開発された今から40年前ころは、それは、天文学的な数字だったことだろう。しかし、インターネットが急速に普及した現在では、この数字は小さすぎる。
　先代の技術者たちは、TCP/IPというすばらしいプロトコルを開発したのだが、自分たちの開発したプロトコルがこれほどまでに全世界に普及するとは、まさに想定外！だったのだろう。
　現在は、IPアドレス長が128ビットあるIPv6の普及が待たれる。