IP アドレスの数え方

IP アドレスは 192.168.0.10 のように4つの数で書く。この32ビットは、前半がネットワークの住所、後半がその中の機械の番号に分かれている。町名と番地の関係だと思えばいい。

どこで区切るかを決めるのが サブネットマスク だよ。255.255.255.0 のように書き、1 が並んでいるところまでがネットワーク部という意味になる。

同じことを /24 とも書く。前から24ビットがネットワーク部という宣言で、こちらのほうが短い。試験ではどちらの書き方も出てくるので、行き来できるようにしておこう。

あるアドレスがどのネットワークに属するかを知りたいときは、ホスト部を全部 0 にする。それが ネットワークアドレス だよ。

やり方は、区切りの位置より後ろを 0 で埋めるだけ。/28 なら下位4ビットを 0 にする。

例で見てみよう。10.170.70.19 を 255.255.255.240（= /28）で区切る。最後の 19 は2進数で 00010011。下位4ビットを 0 にすると 00010000 = 16 になる。だからネットワークアドレスは 10.170.70.16 だよ。

ホスト部が全部 0 のものと全部 1 のものは、特別な意味を持っているので機械には使えない。

• ホスト部が全部 0 … ネットワークアドレス。そのネットワーク自体を指す名前
• ホスト部が全部 1 … ブロードキャストアドレス。そのネットワーク全員への宛先

さっきの /28 の例なら、範囲は .16 から .31 までの16個。両端の .16 と .31 が予約されているので、機械に割り振れるのは .17 から .30 までだよ。

ここまで分かれば個数は計算できる。ホスト部のビット数を数えて、2 のべき乗を出し、そこから 2 を引く。それだけだよ。

/28 ならホスト部は 32 − 28 = 4ビット。2 の4乗 = 16、そこから 2 を引いて 14 個。

/23 ならホスト部は 9ビット。2 の9乗 = 512、引いて 510 個。

引き算を忘れると、選択肢にちゃんと「引かなかった答え」が用意されている。そこが狙われているところだよ。

2つのアドレスが同じネットワークにいるかどうかは、両方のネットワークアドレスを出して、一致するかを見るだけで分かる。

255.255.255.240（/28）で区切るなら、最後の数を16で割った商が同じかどうかを見ればいい。.17 と .29 はどちらも 16〜31 の範囲なので同じ。.29 と .33 は 16〜31 と 32〜47 に分かれるので違う。

区切りが16ごとに来ると分かってしまえば、頭の中で線を引くだけで答えが出るよ。

IPv4 のアドレスは全部で約43億個しかなく、世界中の機械に配るには足りない。そこで、外向けに使う グローバル IP アドレス と、組織の中だけで使う プライベート IP アドレス を分けている。

プライベートに使ってよい範囲は決まっていて、次の3つだよ。

• 10.0.0.0 〜 10.255.255.255（クラス A）
• 172.16.0.0 〜 172.31.255.255（クラス B）
• 192.168.0.0 〜 192.168.255.255（クラス C）

家のルータが配るのがだいたい 192.168. で始まるのは、この3つ目にあたるからだよ。

社内のプライベートアドレスのままではインターネットに出られない。出口でグローバルアドレスに書きかえる仕組みが NAT だよ。

ただし NAT はアドレスを1対1で置きかえるだけなので、同時に外に出られる台数は、持っているグローバルアドレスの数までになる。家庭に配られるグローバルアドレスはふつう1個なので、これでは1台しか出られない。

そこで NAPT（IP マスカレード）が使われる。アドレスに加えてポート番号も一緒に書きかえるので、1個のグローバルアドレスを何台でも分け合える。戻ってきた通信はポート番号を見てどの機械宛てか判別しているよ。

ノートパソコンを喫茶店の Wi-Fi につないだとき、IP アドレスを手で設定した覚えはないはずだ。つないだ機械に、空いているアドレスを自動で貸し出しているからで、その仕組みが DHCP だよ。

貸し出すのはアドレスだけではない。サブネットマスク、出口となるルータのアドレス、問い合わせ先の DNS サーバまで、まとめて配ってくれる。

名前が似たものと並べて覚えよう。DHCP は配る、DNS は名前を引く、NAT は書きかえる。3つとも別の仕事だよ。

同じ LAN の中で実際にデータを渡すときには MAC アドレスが要る。でも手元にあるのは IP アドレスだけ。IP アドレスから MAC アドレスを調べるのが ARP だよ。

やっていることは単純で、LAN 全体に「このアドレスの人、MAC を教えて」と呼びかけ、本人が答える。一度聞いた対応はしばらく手元に覚えておくので、毎回聞き直したりはしない。

名前が逆さまの RARP もある。こちらは MAC アドレスから IP アドレスを求める、逆向きの仕組みだよ。選択肢に必ず並ぶので、向きで覚えよう。

アドレスが足りない問題を、やりくりではなく桁を増やして解決しようというのが IPv6 だよ。

いちばん大きな違いは長さで、IPv4 の32ビットに対して 128ビット。使い切れないほどの数があるので、プライベートアドレスと NAT でやりくりする必要がなくなる。

書き方も変わる。4つの数を . でつなぐ代わりに、16進数を4文字ずつ : で区切って並べる。2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001 のような形だよ。

注意したいのは、IPv4 と IPv6 が1対1で対応するわけではないこと。桁数がまるで違うので、すべてを対応づけることはできないよ。