IP アドレス  (Internet Protocol Address)

IP アドレスは インターネットに接続されているコンピュータにつけられている番号です。
各家庭の電話機や携帯電話端末にそれぞれ 「電話番号」 がつけられているのと同じようなものです。

世の中に同じ番号の電話機がいくつもあると困りますが、 IP アドレスも世界中で同じ番号のコンピュータがないように管理されています。

電話番号は、 たとえば

( これは関西外大の電話番号です。イタズラ電話はご遠慮下さい。)

ですが、 左から順に 市外局番 - 市内局番 - 加入電話番号 となっていて、 世の中に同じ番号の電話がないように、 電話会社によって管理されています。


IP アドレスは、 たとえば

で、 「電話番号のようなもの」 とはいっても、 コンピュータにつける番号ですから、 2進数で、 32桁の番号です。
IP アドレスが重複することのないように、 日本では JPNIC (Japan Network Information Center: http://www.nic.ad.jp/) が管理しています。

しかし、 2進数は 1 と 0 が目にチカチカするばかりで、人にこれをこのまま扱えというのは酷です。

そこでこれを、 8桁毎に区切ってやると、 少し見やすくなります。

しかしこれでも、 読んだり書いたりするは大変ですから (ためしに、 上の 32桁の数字を書き写してみて下さい！) 、 8桁単位で 10進数に変えてやります。 最初の 11011011 は 10進数では 219 です。 同様にして、 全体では

となります。 これなら、 ストレスはありません。

これが、人が取り扱うときの 「IP アドレス」 です。


扱いやすくはなっても、 IP アドレスで直接ウェブページを閲覧するのは、 やはり大変です。
219.122.61.147 は関西外大のウェブサーバの IP アドレスで、 http://219.122.61.147 で実際にホームページにアクセスできますが、 「219 . 122 . 61 . 147」 なんて、 とても覚えていられません。
それで、実際には IP アドレスの代わりに、 もっと覚えやすくて親しみやすい ドメイン が使われています。
関西外大のウェブサーバのドメインは www.kansaigaidai.ac.jp ですが、 これなら、 覚えるのも簡単です。

電話番号には 市外局番 - 市内局番 - 加入電話番号 といった階層構造がありますから、 各電話局では市内局番と電話番号さえ重複しないようにすれば、電話番号は日本全国で一意になります。

同じようなしくみが IP アドレスにもあります。

これは IP アドレスの 「クラス」 という考え方です。

IP アドレスは ネットワークアドレス部 と ホストアドレス部 に分けられます。
(上図の "x" は 2進数の 0 または 1 ですが、 ネットワークアドレス部、 ホストアドレス部のそれぞれで、 0 ばかり、または 1 ばかりという設定は一般的には使用できません。 以下の説明で 2⁷−2 ＝ 126 など、 2 を引いているのはこのためです。)

ネットワークアドレスは JPNIC から各組織に割り当てられ、　 ホストアドレスは各組織内で重複しないように設定します。

例えば クラス A の場合。
ネットワークアドレスは 8 ビットですが、　上位 1 ビットは "0" に固定されているので残り 7 ビット、　ということは、 　2⁷−2 ＝ 126 の組織にネットワークアドレスを割り当てることができます。 24ビットのホストアドレス (2²⁴−2 ＝ 16,777,214) は組織内で設定します。

クラス C の場合。
ネットワークアドレスは 24 ビットですが、上位 3 ビットは "110" に固定されているので、残り 21 ビット、 2²¹−2 ＝ 2,097,150 の組織にネットワークアドレスを割り当てることができます。 ホストアドレスは 8 ビットです。(2⁸−2 ＝ 254)

IP アドレスは 32 ビットですから、 4,294,967,296 (≒43億) 台のコンピュータを識別することができますが、 クラスの運用ではクラス A は 126、 クラス B は 1万6千、 クラス C は 209万余り の組織 (会社や大学、政府機関など) にしか IP アドレスを割り当てることができません。

インターネットができた当初、あるいはおそらく 10年前までなら、 「××大学は、少し余裕をみてクラス B にしておくか。」 くらいに、 鷹揚に IP アドレスを割り振っていてもよかったのでしょう。
( これで、 ××大学 では学内の 6万5千台 (！) ものコンピュータを インターネットに接続することができることになります。)

しかし、現在すでに 1億5千台ものホストコンピュータが インターネットに接続されています。

クラス C では組織内で 254台のコンピュータを接続できますが、 10台もつなげれば十分という組織も多いはずですから、一律 254台ではムダが多すぎます。
このままでは IP アドレスが足りなくなってしまいます。

そこで、 CIDR (サイダー： Classless Inter-Domain Routing) というしくみが考えられました。

クラスはネットワークアドレス部とホストアドレス部を 8 ビット単位で区切りましたが、 CIDR は任意のブロック単位で区切って IP アドレスを割り当てます。

たとえばクラス C は 254台 のホストコンピュータを使えますが、 それでは足りない、 800台 は必要だという組織は、 かつてはクラス B にしていたわけです。 クラス B は 65,534台 ものホストコンピュータを接続できるのに、 これではほとんどの IP アドレスが実際には使用されず、 無駄になってしまいます。

こういう場合、 CIDR ではネットワークアドレス部の長さを 22 ビット、 ホストアドレス部の長さを 10 ビットにします。 1,022台 のホストコンピュータを接続できるので、 800/1022×100≒78％ の IP アドレスが有効に使われます。 クラス C を4つ、 ひとつにまとめたことになります。 (クラス B を割り当ててしまうと 800/65534×100≒1.2％ しか利用されません。)

10台も使えれば十分、 という小さい組織はネットワークアドレス部を 28 ビット、 ホストアドレス部を 4 ビットにします。 14台 のホストコンピュータを接続できるので、 10台なら 10/14×100≒71％ が利用されます。 (クラス C だと 10/254×100≒3.9 ％)

これは関西外大の IP アドレスです。
ネットワークアドレス部の長さ (プレフィックス長) が 28 ビットであることを、 219.122.61.144/28 というふうに、 アドレスの後にビット長をつけて表します。



32 ビットの IP アドレスは 約43億台のコンピュータを識別することができますが、 すでに 4億9千台のホストコンピュータがインターネットに接続されています。
クラス、 あるいは CIDR などによるアドレスの管理により、 実際には使われていないアドレスも多いことを考えれば、 43億は十分な数とはいえません。
現在、 IP アドレスを確保するために、 128ビットに拡張した新しい IP プロトコル (IPv6) が開発されています。

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update: 2008.04.09