【FE・AP】IPアドレスとは？初心者向けにわかりやすく解説

IPアドレスとは？ざっくり解説
ローカルエリアとインターネット
IPアドレスの基礎知識

IPアドレスとは？ざっくり解説

IPアドレスは、インターネットにおけるコンピュータの住所のようなものです。

手紙を出すとき、住所を書かないと相手には届きません。

インターネットの通信でも同様に、通信相手のIPアドレスを知らないと、データを届けることはできません。

このWEBページを見るときもそうです。ページのデータが置かれているサーバーのIPアドレスに対して「このページを見せてくださいよ」とリクエストを送っているから、表示できているのです。あなたのコンピュータは当サイトのサーバーコンピュータのIPアドレスを知っていますし、サーバーはあなたのコンピュータのIPアドレスを知っています。

住所と同じで、IPアドレスは重複しないという性質を持っており、同じネットワーク内で重複する番号のIPアドレスは存在できません。しかし、インターネットにおけるIPアドレスと、ローカルエリアネットワークでのIPアドレスの区別を付けておかないと、後から混乱すると思いますので、まずはそこの説明をします。

ローカルエリアとインターネット

ネットワークの体系として、大きく分けて「LAN」と「WAN」の二種類が存在します。

LAN(Local Area Network)は、狭い範囲でのネットワークのことを指し、身近なものでいうと自宅内のネットワークが挙げられます。

WAN(Wide Area Network)は、広い範囲でのネットワークのことを指し、インターネットがこれに属します。

下の図を見てください。家の中にルーターがあって、PCとスマホが無線やケーブルでつながっています。このとき、ルーターから家の中がLANで、ルーターから家の外がインターネットの世界となっています。インターネットは、沢山のLANが集まって成り立っているということがわかります。ルーターはLANとインターネットの架け橋になっています。

それぞれのIPアドレスは適当に設定してみました。インターネットにおけるIPアドレスはインターネット上で一意です。LANにおけるIPアドレスも”そのLANの中”では一意ですが、他のLANも見てみると、同じIPアドレスが存在します。しかし、この図では他のLAN同士が直接交わることはないため、一意である必要はありません。(仮に2つのLANを1つに結合することがあるなら、IPアドレスを重複しないように振り直す必要がありますが)

LANの中で用いられているIPアドレスをプライベートIPアドレス、インターネットの中で用いられているIPアドレスをグローバルIPアドレスと言います。

IPアドレスの基礎知識

IPアドレスの構成

IPアドレスは、32ビットで、8ビットごとにピリオドで区切り、10進数で表記されます。

例えば、Yahoo!のIPアドレスは10進数表記で「172.217.25.99」なので、2進数表記だと「10101100.11011001.00011001.01100011」と表せます。

単純に考えたら、0.0.0.0から255.255.255.255の42億2825万625通りのIPアドレスが存在できそうですが、実際はそうはいかないのです。その理由を次で説明します。

IPアドレスのネットワーク部とホスト部

IPアドレスは、ネットワーク部とホスト部から構成されています。

ネットワーク部はネットワーク自体の識別に用いられ、ホスト部はネットワークに接続する機器の識別に用いられます。ネットワークごとに、ネットワーク部とホスト部を好きなところで区切って設定できます。

グローバルIPアドレスの例を図で示してみます。ネットワーク部はプロバイダごとに決められており、ホスト部は契約した人に可変的に割り当てられていきます。図の例だとネットワーク部は「219.110」までとなります。しかし、プロバイダが確保しているIPアドレスの範囲に空きがあることを考えると、存在できる全てのIPアドレスが使われるとは考えにくいですよね。

プロバイダが契約者にIPアドレスを割り当てる(219.110までがネットワーク部)

次に、プライベートIPアドレスの例を図にしてみました。複数のハブを用いて図のように接続してネットワーク部を異なるものに設定すれば、同じルータから分岐されているものでも、異なるLANとして認識されます。下の図では、ネットワーク部が「192.168.11」のLANと「192.168.12」のLANがあります。一般家庭で複数のLANを構築する方は少ないと思いますが、法人だと建物の階や部署ごとにLANを分けるケースが多いみたいです。

次に、ネットワーク部とホスト部の範囲をどうやって識別するのかについて説明します。

IPアドレスのサブネットマスク

IPアドレスのネットワーク部・ホスト部の識別をするために用いるのが、サブネットマスクです。サブネットマスクはIPアドレスと同じく32ビットで表され、ネットワーク部の部分を1、ホスト部の部分を0で表します。ネットワークごとにサブネットマスクを設定することで、ネットワーク部・ホスト部の識別ができるようになるのです。

例1

「192.168.1.111」というIPアドレスで、上位24ビットまでがネットワーク部である場合のサブネットマスクはどうなるのか、順を追って見ていきましょう。

ネットワーク部を1に、ホスト部を0にすると、「11111111.11111111.11111111.00000000」となります。
これを10進数に戻すと、「255.255.255.0」となります。

となり、サブネットマスクは「255.255.255.0」となります。

つまり、このネットワーク内では、「192.168.1.1」から「192.168.1.254」の、最大254の機器にIPアドレスが割り振れるということになります。

例2

「123.123.123.123」というIPアドレスで上位15ビットまでがネットワーク部である場合のサブネットマスクはどうなるのか見ていきましょう。

ネットワーク部を1に、ホスト部を0にすると、「11111111.11111110.00000000.00000000」となります。
これを10進数に戻すと、「255.254.0.0」となります。

このネットワークでは、「01111011.01111010.00000000.00000001」から「01111011.01111011.11111111.11111110」まで、ホストに割り振ることができます。これを10進数に直すと「123.122.0.1」から「123.123.255.254」の範囲でIPアドレスを割り振れるということがわかりますね。(※ネットワーク部を赤字にしています)

このように、10進数表記にしたとき、ネットワーク部の値が固定されないような設定方法もできるというわけです。サブネットマスクを用いれば、柔軟にネットワークの構築が行えるようになるのです。

サブネットマスクの別の表記方法

サブネットマスクは32ビットの数値で表せますが、ネットワーク部のビット数をIPアドレスの末尾に付けて表すこともあります。

例1では「192.168.1.111 / 24」となり、例2では「123.123.123.123 / 15」と表します。

ネットワークアドレスとブロードキャストアドレス

「IPアドレスのサブネットマスク」の例1で、”「192.168.1.1」から「192.168.1.254」の範囲でホストを割り振れる”と記載しました。

計算上で考えると「192.168.1.0」と「192.168.1.255」も割り振れるはずなのですが、これらを範囲外としたのはワケがあります。なぜなら、IPアドレスにはネットワークアドレスとブロードキャストアドレスという特別な領域があるからです。

ネットワークアドレスは、ホスト部のビットをすべて0にしたもので、ネットワーク部そのものを指したりする時に用いるため、特定のホストに用いることはできません。例1の「192.168.1.0」や例2の「123.122.0.0」が該当します。

ブロードキャストアドレスは、ホスト部がビットをすべて1にしたもので、同じネットワーク内のすべてのホストにデータを送る際に用いられるため、特定のホストに割り振ることはできません。例1の「192.168.1.255」や例2の「123.123.255.255」が該当します。