IPアドレスのクラスをわかりやすく解説します

IPアドレスには各クラス分けがされており、使用できる出来ないに別れています。識別から構成まで解説します。

このような悩みを持っている方は必読!

IPアドレスのクラスをくわしく教えてほしい。

IPアドレスの基礎構造を教えてほしい。

これらの悩みを全て解決できます。

IPアドレスには2つ存在します。グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスの2つです。

プライベートIPアドレスには、国、企業、民間と使えるアドレスが決まっています。

クラスによって使用する用途は決まっているので全部のクラスが使用できるわけではありません。

これらを理解できれば問題解決です。

ポイントは3つです。

  1. IPアドレスとは
  2. IPアドレスのクラス詳細
  3. IPアドレスの有効範囲

では具体的に解説していきます。

IPアドレスとは

インターネットに接続された機器(サーバ、ルータ等)に個別に割り当てられる識別番号のことです

主流としてはIPv4を使って番号を振られていますが、現在は次世代であるIPv6に移りつつありますが、ここではIPv4を解説していきます

IPアドレスには番号の重複がないため、インターネット上のコンピュータやルータを識別するために使用します。住所が同じだと識別できないためです

IPv4では、32ビットの情報量を使って数値で表すことになっています

32ビットとは、32個の0と1だけを使って構成されていると考えてください。8ビットごとに4分割して、それぞれの8ビット単位を10進数に置き換えて、IPアドレスと表しています

IPアドレスの基本構成

IPアドレスの表現としては、172.100.153.230となります。

IPアドレスによる識別

IPアドレスは、インターネット上のノードを識別するためのもです

ノードとは、ネット上にあるコンピュータやルータの事を指します。ノードの事を別名ホストと呼びます

ルータの場合、一つのルータが複数のインタフェースを持ち、インタフェースごとにIPアドレスを持ちます

ルータとは、異なるネットワーク間での、データのやり取りを中継することをいいます

インターフェースとは、物事の境界にある部分の事をいいます。例えばコンピューターとコンピューターの間の事です

まとめると、異なるコンピューター同士の間で、IPアドレスを使ってやり取りをする、です

正確にはIPアドレスは、インターネット上に存在するインタフェースを識別するためのものです

IPアドレスの構成

IPアドレスは、32ビットで構成された識別子8ビットずつ4つに分割します

それぞれの区切り(8ビット)を10進数で表し「.」で区切ります。それぞれの区切りは0〜255までです

IPアドレスの基本構成

識別子としては、最大2の32乗 ー 1 = 4,294,967,295個 (約43億個)の識別子が存在し、実際に割り当てられるIPアドレスの数は、これより少ないです

実際には、IPアドレスに割り当てられない数字もあります。IPアドレスの基本は、3桁の数字を4つで区分したものです

もっと細かく詳細を解説します

IPアドレスのクラス詳細

IPアドレスは、ネットワークアドレスホストアドレスに分けられます

ネットワークアドレスは、ホストが属するネットワークを識別するものです。さらにホストアドレスでは、ネットワーク内のホストを識別するものです

172.100ネットワークアドレス
153.230ホストアドレス

IPアドレスは、32ビットのうち、どこまでがネットワークアドレスでホストアドレスかは固定されていないので、半々でもなく場合によっては変わります

どのような場合に変わるかというと、このように「クラスA」〜「クラスE」に分類します

このクラスによって、どこまでがネットワークアドレスかが決まります。では具体的に見ていきます

クラスA

32個の0と1だけ構成されるIPアドレスの構成は、クラスAは必ず先頭の1ビットが「0」になります

先頭8ビット部分がネットワークアドレスで、残り24ビットがホストアドレスとなります

先頭が0で始まることから、最初の8ビットは1〜126となります

とりあえずそういうものだと考えてください。2進法を10進法に変える計算式や、0と1の組み合わせもちゃんとルールがあり、また改めて記事にします

ネットワークアドレスの数は126個、ホストアドレスの数は16,777,214個(約1600万個)となります

IPアドレスのクラスA

ホストアドレスの数が多いことから、大規模なネットワークで使われるのが、クラスAになります

クラスB

クラスBの場合は、先頭の数字が1と0となりますので、最初の16ビットは128〜191となります

前半16ビットがネットワークアドレスとなり、16,382個となります

後半16ビットがホストアドレスとなり、65,534個となります

IPアドレスのクラスB

ホストアドレスが半分なので、中規模なネットワークとなります

クラスC

クラスCの場合は、先頭の数字が1と1と0となりますので、最初の24ビットは192〜223となります

前半124ビットがネットワークアドレスとなり、2,097,150個となります

後半8ビットがホストアドレスとなり、254個となります

IPアドレスのクラスC

ホストアドレスが小さいほど、小規模なネットワークとなります

クラスD

先頭の数字が1と1と1と0の4ビットであり、10進法の数字は224~239となります。主にマルチキャスト通信に使用されます

マルチキャスト通信とは、簡単にいうと、1つのグループの中の複数のネットワークに一斉に通信することをいいます

クラスE

先頭の数字が1と1と1と1の8ビットであり、10進数の数字は240~255となります

実験用として準備されているだけで、実用性はありません

通常皆さんが使用しているIPアドレスはA〜Cまでのクラスです

IPアドレスの有効範囲

今まで説明してきたIPアドレスというのは、世界中で使えるグローバルIPアドレスというものです

グローバルIPアドレスは、インターネット上で重複しないIPアドレスなので、ノード、又はホストを識別することができます

ICANNという組織によって管理されています

もう1つはプライベートIPアドレスというものも存在しています

ある組織内などで、外部と接続しないネットワークで使用されるIPアドレスです

企業や家庭内など、閉じられた中でし使用できないものをプライベートIPアドレスといいます

クラスごとに使用できるIPアドレスは以下のとおりです

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

上記でも書きましたが、クラスCなどはホストアドレスが少ないので、ネットの規模が小さい事を意味します

クラスCなどを見ると、WIFI設定する時に見たことがあると思います。192.168までは決まっていて、0~255の数字のみとなります

IPv4は、約40億個の識別子が存在するのですが、制定した当時はこれで十分でした

ですがインターネットの普及により、IPアドレスの割り振りが足りなくなってきました。IPアドレスの枯渇問題が発生しています

単純計算で世界人口が70憶の人間が存在しているので、一人一人がIPアドレスを持つと到底たりません

この枯渇問題を解決する技術として、NAT、IPマスカレード(またはNAPT)があります

この2つを説明していきます

NAT

Network Address Translationと呼ばれるもので。IPアドレスを変換する技術のことです

プライベートIPアドレス ⇔ グローバルIPアドレスの変換技術をNATと言います

ある組織内では、プライベートIPアドレスを使用すればいいのですが、この組織を越えて使用する場合は、グローバルIPアドレスに変換するということです

このことによりLAN(限られた狭いネットワーク)のノード数よりも、少ない数のグローバルIPアドレスで実現することができます

プライベートIPアドレスからグローバルIPアドレスに変換するときは、NATルーターを通して変換します

NATルーター

NATルーターの変換は1対1の割合なので、プライベートIPアドレス1つに対してグローバルIPアドレス1つにしか変換できません

例えばプライベートIPアドレス192.168.5.1から、グローバルIPアドレスに変換すると、133.8.6.1となります

ですが複数のIPアドレスには、複数の変換を行うだけの欠点があります

これを改良したのがIPマスカレードです

IPマスカレード

NAPT(Network Address Port Translation)とも言います

IPアドレスにポート番号を加えて変換する技術のことです。1つのグローバルIPアドレスでLAN内の複数のプライベートIPアドレスに対応します

例えばプライベートIPアドレス192.168.5.1.5000を変換すると、グローバルIPアドレス133.8.6.10.10000になります

この5000や10000がポート番号となります。このポート番号を後ろにつけて通信します

複数のプライベートIPアドレスにポート番号をそれぞれ付けて、1つのグローバルIPアドレスに変換することにより、様々なコンピューターに接続できるようになるということです

これがIPマスカレードといいます。IPアドレスは、IPv4の後継としてIPv6の存在もあり、それに移行しようとしています

まとめ

IPアドレスには、IPv4とIPv6がある

IPアドレスンは各クラスがA〜Eまであり、我々が使用しているのはクラスCにあたる

IPアドレスはプライベートIPアドレスをとグローバルIPアドレスの2つある

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