IPアドレスの詳細 — IPv4・IPv6・サブネット

導入

自宅のパソコンに割り当てられている「192.168.x.x」というアドレスを見たことはないでしょうか。このアドレスはなぜ家の中でしか使えないのか、インターネット上のアドレスとは何が違うのか、IPアドレスの仕組みを詳しく確認していきます。

なぜ重要か

IPアドレスの仕組みはITパスポートのテクノロジ系分野で安定して出題されるテーマです。「グローバルアドレスとプライベートアドレスの違い」「IPv4とIPv6の特徴の違い」「サブネットマスクの役割」といった問題が繰り返し登場しており、単なる用語の暗記だけでなく仕組みの理解が求められます。

また、テレワークやクラウド活用が広がる中で、VPNやネットワーク設定の基礎として「なぜ社内のプライベートアドレスはインターネットに直接出られないのか」「NATとはどういう仕組みか」を知っていると、実務での疑問を自分で解決できる場面も増えてきます。

くわしく知ろう

IPアドレスとは、ネットワーク上の機器を識別するための番号です。現在主流のIPv4は32ビットで表現され「192.168.1.1」のように4つの数字をドットで区切って表記します。ただしIPv4のアドレスは約43億個しかなく、世界中の機器に割り当てるには不足してきたため、128ビットで表現するIPv6が普及しつつあります。IPv6は「2001:db8::1」のように16進数で表記され、事実上無制限のアドレスを確保できます。

IPアドレスにはグローバルアドレスとプライベートアドレスの2種類があります。グローバルアドレスはインターネット上で世界中にひとつしか存在しない一意のアドレスで、Webサーバーなどに割り当てられます。一方、プライベートアドレスは家庭や企業のLAN内だけで使用するアドレスで、192.168.0.0〜192.168.255.255などの範囲が予約されています。家の中の電話機に内線番号をつけるようなイメージです。

サブネットマスクは、IPアドレスのどこまでがネットワーク部でどこからがホスト部かを示す値です。たとえば「255.255.255.0」というサブネットマスクは、先頭24ビットがネットワーク、残り8ビットがホストの識別に使われることを意味します。これをスラッシュ表記で「/24」と書くこともあります。

NAT（Network Address Translation）はプライベートアドレスとグローバルアドレスを相互変換する仕組みです。ルーターがこの変換を担うことで、LAN内の複数の機器が1つのグローバルアドレスを共有してインターネットに接続できるようになっています。

具体例で理解する

たとえば自宅ルーターは、プロバイダからグローバルIPアドレスを1つ受け取り、家の中の複数の機器にプライベートアドレス（192.168.1.x）を割り振ります。外から見るとルーターのグローバルアドレスしか見えず、家の中の機器は直接インターネットに露出しません。この変換をNATが担っており、プライベートアドレスの節約とセキュリティ上の隔離という2つの効果をもたらしています。

試験での出題パターン

【パターン1：グローバルアドレスとプライベートアドレスの違いを問う問題】

「インターネット上で一意に識別できるIPアドレスはどれか」「家庭や企業のLAN内のみで使用するIPアドレスはどれか」という形式で、2種類のアドレスの違いを問います。「192.168.x.x・10.x.x.x・172.16.x.x〜172.31.x.xはプライベートアドレスの代表的な範囲」として押さえておきましょう。グローバルとプライベートは「インターネットで使えるかどうか」で区別できます。

【パターン2：IPv4とIPv6の特徴の違いを問う問題】

「IPv6のアドレス長として正しいものはどれか」「IPv4の問題点を解決するために策定されたものはどれか」という出題が見られます。「IPv4＝32ビット・約43億個」「IPv6＝128ビット・事実上無制限」という数値の対比を正確に覚えておくことが重要です。また「アドレス枯渇問題」というキーワードがあればIPv6の文脈と判断できます。

よくある間違い・紛らわしいポイント

【プライベートアドレスの範囲をうろ覚えにしてしまう】

プライベートアドレスとして予約されている主な範囲は「10.0.0.0〜10.255.255.255」「172.16.0.0〜172.31.255.255」「192.168.0.0〜192.168.255.255」の3種類です。試験では「192.168.x.x」の範囲が最もよく登場しますが、「10.x.x.x」も出題されることがあります。「192.168から始まるアドレスはプライベート」という認識を最低限持っておきましょう。

【サブネットマスクとIPアドレス自体を混同する】

IPアドレスは機器を識別する番号そのものです。サブネットマスクはそのIPアドレスの「ネットワーク部とホスト部の境界を示す補助情報」であり、アドレスとは別物です。「/24」という表記は「先頭24ビットがネットワーク部」を意味するプレフィックス長で、サブネットマスク255.255.255.0と同等の意味を持ちます。

【NATとDHCPの役割の混同】

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）はLAN内の機器にIPアドレスを自動的に割り当てるプロトコルです。NATはプライベートアドレスとグローバルアドレスを変換する仕組みです。「アドレスを配る＝DHCP」「アドレスを変換する＝NAT」という機能の違いを整理しておくと、ネットワーク系の問題全般で役立ちます。

まとめ・試験ポイント

• IPv4＝32ビット（約43億個）、IPv6＝128ビット（事実上無制限）でアドレス枯渇問題を解決
• グローバルアドレス＝インターネット上で一意。プライベートアドレス＝LAN内のみ
• プライベートアドレスの代表範囲：192.168.0.0〜192.168.255.255（他に10.x.x.xなど）
• サブネットマスク＝IPアドレスのネットワーク部とホスト部を区別する値（/24など）
• NAT＝プライベートアドレスとグローバルアドレスを変換する仕組み
• 試験ではIPv4とIPv6の違い、プライベートアドレスの範囲、NATとDHCPの区別が頻出