IP Addressの仕組み
IP Addressは、今のところ2種類あり、現在流通している_IPv4_と順次導入中の_IPv6_です。vというのは、version番号になっています。
IPv4(Internet Protocol Version 4)
IPv4は、32bitsのAddress空間を持ち、8bits毎に"."で区切り表現します。例えば、192.168.0.1と言う風になります。各数字は、0-255の範囲で値を取り、その内、0は管理用のaddress、255は、Broadcast用のaddressとして、使用されます。更に、
- 10.0.0.0〜10.255.255.255
- 172.16.0.0〜172.31.255.255
- 192.168.0.0〜192.168.255.255
は、private addressとして、RFC1918で予約されています。
private addressとは、Internetに接続しないNetworkで自由に使用できるaddressです。Internetに全く接続できないようにしたNetworkならどんなaddressもありですが、念の為、このprivate addressの範囲で利用したほうがいいでしょう。
なお、これ以外のIP Addressは、Global IP Addressといいます。
IP Addressは、Network部とHost部で構成されています。これは、machineに振られたIP addressがどこのnetworkに属するのかをあらわすために用います。例えば、192.168.0.0/31とした場合、上から31bitsがNetwork部、残りの1bitがhost部となり、このNetworkは、192.168.0.0〜192.168.0.1の値をとることがわかります。この192.168.0.0/31をIP Networkといいます。更に、192.168.0.5/29の場合、192.168.0.0/29のNetworkにいることがわかり、このNetworkは、192.168.0.0〜192.168.0.7の値をとりうることもわかります。
IP Networkの他にNetmask(ネットマスク)という表現方式があります。Computerに設定するのは、多くの場合このNetmaskです。例えば上記のIP Network、192.168.0.0/29の場合、Netmaskは255.255.255.249となります。Netmaskは、Network部を全てmaskすることで表現します。192.168.0.0/29の場合、上から29bitsを1にして下位3bitsを0にしたものです。
多くの人はInternet接続の設定時に、DHCPを利用する(または、自動的にIP Addressを取得する)に設定するとともに、Netmaskに255.255.255.0を設定していると思います(俺だけ？)。この場合、*.*.*.0/24(*は、人によって違います)のNetworkということになり、そのIP Addressは、*.*.*.0〜*.*.*.255のいずれかになります。
IP Addressは、NICらによって、machine単位でなく、Network単位に割り振られます。割り振られたNetwork内でどのように利用しても良いのですが、Network内で更に小さいgroupに分けて割り振るのが使いやすいのではないでしょうか。この小さいgroupの仕切りにRouter(L3-SWを含み)を使用するのが一般的です。
Routerのひとつに例えば、192.168.0.0〜192.168.0.15を割り振ったとします。この時のIP Networkは、192.168.0.0/28で、最大16個のIP Addressが使えます。
IPv6(Internet Protocol Version 6)
IPv6とは、IPv4の後継にあたり、IPv4に拡張を施して、address空間を128bitsにしています。基本的な考え方事体は変わりません。ただ、2の128乗という巨大な数のaddressを取り得ます。IPv4では、"."で区切っていたのに対し、":"で区切ることになります。
このIPv6は、IPv4でのaddressの不足(addressの枯渇)が原因で改定に踏み切らずを得なかったことに端を発しています。
IPの仕組み
IPは、その名の通りprotocolです。IPは、packetを単位として、通信が行われます。このIP packetの中身を見ていきましょう。ところで、IP PacketのことをIP DATAGRAMということもあります。
基本的にpacketは、header部とDATA部でできています。IPv4を例にとると、下図のようになります。
