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ネットワークの基本

IP あいぴー

IPInternet ProtocolIPv4IPv6パケットルーティング
IPについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

インターネットの「住所システム＋配送ルール」だよ。IPアドレスという住所をデータに付けて、世界中のルーターがリレーしながら届けてくれるんだ。「インターネット」という名前の元にもなってるくらい中心的な存在だよ！

IPとは

IP（Internet Protocol）は、TCP/IPモデルのインターネット層で動作する中核プロトコルです。異なるネットワーク間でデータを転送する「ルーティング」機能と、送受信先を識別する「IPアドレス」体系を提供します。現在広く使われているのはIPv4（1981年標準化）と、次世代のIPv6（1998年標準化）です。

IPの重要な特性として「ベストエフォート型」が挙げられます。IPはデータを届けるための「最善の努力」はしますが、到達保証・順序保証・重複排除は行いません。これらの信頼性保証は上位のTCPが担当します。IPが単純な設計を保つことで、あらゆるネットワーク機器が柔軟に対応できる設計思想（エンドツーエンド原則）が実現されています。

IPにはフラグメンテーション（パケット分割）機能もあります。経路上のネットワークが扱える最大パケットサイズ（MTU）より大きなデータが来たとき、IPが自動的に分割して送り、受信側で再組み立てします。

IPv4ヘッダの主要フィールド

フィールドサイズ役割
バージョン4bitIPv4=4, IPv6=6
ヘッダ長4bitヘッダのサイズ（32bit単位）
ToS/DSCP8bitサービス品質（QoS）の優先度
全長16bitパケット全体のバイト数
TTL8bit通過できるルーター数の上限（Time To Live）
プロトコル8bit上位プロトコル番号（TCP=6, UDP=17）
送信元IPアドレス32bit送信元のIPアドレス
宛先IPアドレス32bit宛先のIPアドレス

TTL（Time To Live）は特に重要で、パケットがルーターを通過するたびに1減り、0になると破棄されます。これにより、誤ったルーティングで永遠にループするパケットを防ぎます。

歴史と背景

  • 1974年：Vint CerfとBob KahnがTCP/IPの概念を発表
  • 1981年：RFC 791でIPv4が標準化
  • 1992年：IPアドレス枯渇問題が顕在化し始める
  • 1996年：RFC 1883でIPv6の仕様が公開
  • 1998年：RFC 2460でIPv6が正式標準化
  • 2011年：IANAがIPv4アドレスの中央在庫を枯渇させる
  • 現在：IPv4とIPv6が共存する過渡期が続いている

IPv4とIPv6の比較

項目IPv4IPv6
アドレス長32bit（約43億個）128bit（約340澗個）
表記例192.168.1.12001:db8::1
ヘッダサイズ20〜60バイト40バイト固定
フラグメンテーションルーターが行う送信端末のみ行う
NAT必要（アドレス不足のため）不要（十分なアドレス数）
セキュリティオプション（IPsec）標準仕様（IPsec）

関連する規格・RFC

規格・RFC番号内容
RFC 791IPv4 の基本仕様
RFC 8200IPv6 の基本仕様（最新統合版）
RFC 792ICMP（IPと組み合わせて使うエラー通知）
RFC 4632CIDR（クラスレスドメイン間ルーティング）

関連用語