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IPアドレス

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IPアドレスとは

IPアドレスは、インターネットやLANなどのIPネットワークに接続されたコンピュータやルータに割り当てられる「識別番号」です。電話番号や住所のように、通信相手を特定するための役割を持っています。

IPアドレスは本来 32ビットの2進数 で表されますが、人間にとって読みやすくするために8ビットごとに区切り、10進数に変換して「192.168.0.1」のように表記します。

32ビットの組み合わせは 2の32乗（約43億通り） あり、この数だけIPアドレスを割り当てることができます。

IPv4とIPv6

IPアドレスには2つの種類があります。

  • IPv4：従来から利用されている32ビットのアドレス。現在も最も多く使われている。
  • IPv6：IPv4アドレスの枯渇を解消するために開発された128ビットのアドレス。表記は「2001:db8::1」のように16進数で表される。

現状ではIPv4が主流ですが、少しずつIPv6の利用も広がっています。

IPアドレスの確認方法

Windowsで自分のPCのIPアドレスを確認するには、次の手順を行います。

  1. スタートメニューで「cmd」と入力し、コマンドプロンプトを開く
  2. ipconfig と入力する

例えば「192.168.0.1」と表示されれば、それが現在のIPアドレスです。

IPアドレスの構成

IPアドレスは「ネットワーク部」と「ホスト部」の2つに分かれます。

  • ネットワーク部：どのネットワークに属しているかを示す部分
  • ホスト部：そのネットワーク内でどの機器かを識別する部分

例：192.168.5.200/16

  • /16 は先頭16ビットがネットワーク部であることを示す
  • 192.168.5 がネットワーク部
  • 残りの 200 がホスト部

つまり、この場合「192.168.5」がネットワークを表し、その中の「.200」が特定のホストを表します。

IPアドレスのクラス

IPアドレスは、用途や規模に応じてクラスに分けられます。

クラスアドレス範囲ネットワーク部 / ホスト部主な用途
クラスA0.0.0.0 ～ 127.255.255.255ネットワーク部 8bit / ホスト部 24bit大規模ネットワーク
クラスB128.0.0.0 ～ 191.255.255.255ネットワーク部 16bit / ホスト部 16bit中規模ネットワーク
クラスC192.0.0.0 ～ 223.255.255.255ネットワーク部 24bit / ホスト部 8bit小規模ネットワーク
クラスD224.0.0.0 ～ 239.255.255.255下位28bitがマルチキャストIDマルチキャスト
クラスE240.0.0.0 ～ 255.255.255.255定義なし実験用

各クラスの特徴

  • クラスA：ホスト部が24ビットあるので、1つのネットワークで 約1677万台 のホストを収容可能
  • クラスB：ホスト部が16ビットで、1つのネットワークに 約6万5千台 のホストを収容可能
  • クラスC：ホスト部が8ビットで、1つのネットワークに 254台 のホストを収容可能
  • クラスD：マルチキャスト通信に利用される特別なアドレス
  • クラスE：予約アドレスで、通常は使用されない

2進数で覚える方法

IPアドレスのクラスを10進数で暗記するのは大変ですが、2進数の先頭ビットを見ると簡単です。

クラス先頭のビット列開始アドレス
クラスA0xxxxxxx0.0.0.0 ～
クラスB10xxxxxx128.0.0.0 ～
クラスC110xxxxx192.0.0.0 ～
クラスD1110xxxx224.0.0.0 ～
クラスE1111xxxx240.0.0.0 ～

試験では「どの範囲がどのクラスか」「ホスト数はいくつか」がよく問われるので、クラスの始まりのビット列を覚える と効率よく対応できます。

予約済みIPアドレスとは

IPアドレスには、通常のホストに割り当てられない「特別な用途」のアドレスが存在します。これらを 予約済みIPアドレス と呼びます。代表的なのは ネットワークアドレス、ブロードキャストアドレス、ループバックアドレス の3つです。

ネットワークアドレス

ホスト部のビットがすべて 0 のアドレスです。
そのネットワーク自体を表すために使われ、個々のホストに割り当てることはできません。

例：192.168.1.0/24

  • ネットワークアドレス → 192.168.1.0
  • この場合、.0 はホストに割り当て不可

ブロードキャストアドレス

ホスト部のビットがすべて 1 のアドレスです。
同じネットワークに属する全ホストに一斉送信するために使用されます。

例：192.168.1.0/24

  • ブロードキャストアドレス → 192.168.1.255

ループバックアドレス

127.0.0.0/8 の範囲はループバック用に予約されています。その中でも 127.0.0.1 が特に有名で、自分自身を指すアドレスです。

例えば、PCで ping 127.0.0.1 を実行し応答が返ってくれば、TCP/IPスタックが正常に動作していることを確認できます。

※ 試験でよく出る注意点：172.16.1.0/16 は見た目が「ネットワークアドレス」に見えますが、ホスト部がすべて0ではないためホストに割り当て可能です。

ブロードキャストアドレスの種類

ブロードキャストには大きく分けてローカルブロードキャストとダイレクトブロードキャストの2種類あります。

ローカルブロードキャスト

自分が所属するネットワークに向けたブロードキャストです。
例えば 172.16.0.0/16 におけるローカルブロードキャストアドレスは、

  • 172.16.255.255

となり、このネットワーク内の全ホストが対象となります。

ダイレクトブロードキャスト

自分が所属していない別のネットワークに向けたブロードキャストです。
例えば、自分が 172.16.0.0/16 にいる状態で、172.17.255.255 に向けて送信する場合、これはダイレクトブロードキャストとなります。

しかし、この仕組みはセキュリティ上のリスクがあるため、多くのルータではデフォルトで転送が禁止されています。Ciscoルータでも IOS 12.0以降は無効化 されており、必要な場合のみ次のように設定します。

Router(config-if)# ip directed-broadcast

この設定はリモートからの Wake on LAN（WoL） などに利用されるケースがあります。

リミテッドブロードキャスト

宛先アドレスが 255.255.255.255 の場合を リミテッドブロードキャスト と呼びます。
これは「現在接続しているネットワーク全体」に対する特別なブロードキャストです。ルータを越えて他のネットワークへ届くことはありません。

試験では特に次の点がよく出題されます。

  • ネットワークアドレス（ホスト部が全0）とブロードキャストアドレス（ホスト部が全1）の定義
  • ループバックアドレス（127.0.0.1）の役割
  • ローカルブロードキャストとダイレクトブロードキャストの違い
  • リミテッドブロードキャスト（255.255.255.255）の存在

ここを押さえておくと、IPアドレス関連の問題に強くなります。

グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス

IPアドレスは大きく分けて グローバルIPアドレス と プライベートIPアドレス の2種類があります。両者の違いを理解することは、ネットワークの設計やCCNA試験において非常に重要です。

グローバルIPアドレス

グローバルIPアドレスとは、インターネット上で一意に割り当てられるIPアドレス のことです。
全世界で重複しないように、ICANN（国際機関）が管理し、日本ではJPNICが割り当て業務を担っています。

グローバルIPアドレスの範囲

（プライベートIPアドレスを除いた領域がグローバルIP）

クラスアドレス範囲
クラスA1.0.0.0 ～ 9.255.255.255 / 11.0.0.0 ～ 126.255.255.255
クラスB128.0.0.0 ～ 172.15.255.255 / 172.32.0.0 ～ 191.255.255.255
クラスC192.0.0.0 ～ 192.167.255.255 / 192.169.0.0 ～ 223.255.255.255

例えば、皆さんが自宅のPCでWebサイトを閲覧しているとき、プロバイダのルータにはグローバルIPアドレスが割り当てられています。ただし、家庭のPCそのものにはプライベートIPが設定され、ルータによって NAT/NAPT でグローバルIPに変換されている場合がほとんどです。

プライベートIPアドレス

プライベートIPアドレスは、企業や家庭などの内部ネットワーク専用に使えるIPアドレス です。
この範囲のアドレスは自由に使うことができますが、同じ組織内で重複しないように割り当てる必要があります。

プライベートIPを持つ機器は、そのままではインターネットに接続できません。インターネットに出る際には、ルータなどが グローバルIPアドレスに変換して代理通信 を行います。

プライベートIPアドレスの範囲

クラスアドレス範囲
クラスA10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
クラスB172.16.0.0 ～ 172.31.255.255
クラスC192.168.0.0 ～ 192.168.255.255

試験対策としては、このプライベートIPの範囲だけ覚えておき、それ以外はすべてグローバルIPと判断する のが効率的です。

ポイント整理

  • グローバルIP：インターネットで唯一のアドレス。ICANN/JPNICが管理。
  • プライベートIP：組織内部で自由に利用可能。インターネット通信にはNATが必要。
  • 暗記のコツ：プライベートIPの範囲（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16）だけ覚える。

この違いは試験でも頻出なので、しっかり整理して覚えておきましょう。

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