【ネットワーク基礎】IPアドレスの仕組み（パブリック/プライベート、サブネットマスク、CIDR）とは？①｜ブログ

はじめに 私たちが毎日、何気なく利用しているインターネット。 ブラウザを開けばお気に入りのサイトが表示され、アプリを起動すれば最新のメッセージが届きます。毎日、膨大なデータが信じられないほどの正確さで行き交っています。 なぜインターネット上のデータは、数ある端末の中から迷子にならずに、あなたの元へと届くのでしょうか？ その舞台裏で、極めて重要な役割を果たしているのが、今回の主役の「IPアドレス」です。 名前は聞いたことがあっても、「実はよく分かっていない」という方も多いのではないでしょうか。 本記事では、IT初学者の方に向けてIPアドレスの基礎知識を徹底解説します！ 「パブリックIP」と「プライベートIP」の違いといった基本はもちろん、多くの人がつまずきやすい「サブネット」や「CIDR（サイダー）」の仕組みまで、図解を使って1から丁寧に紐解いていきます。 ※構成が長いブログになるので２編に分け展開します。 ①IPアドレスの仕組み（パブリック/プライベート・IPアドレスのルール） ②IPアドレスの仕組み（サブネットマスク・CIDR(サイダー）） 今回は①IPアドレスの仕組み（パブリック/プライベート・IPアドレスのルール）を説明していきます。 IPアドレスとは？ インターネットの世界における「住所」のようなものです。パソコンやスマートフォンなどの機器が、お互いにデータを送受信するために割り当てられます。 このIPアドレスには、大きく分けて「パブリックIPアドレス」と「プライベートIPアドレス」の2種類が存在します。 IPアドレスの種類 パブリックIPアドレス（グローバルIPアドレス） 「東京都〇〇区△△ 1-2-3」のような、世界に一つしかない正式な住所（イメージ） インターネットに直接つながる機器（ルーターやWebサーバーなど）に割り当てられます。 世界中で重複することは絶対にありません。 プライベートIPアドレス 会社内の「1階の会議室」「3番デスク」のような、特定の組織内だけで通用する名前（イメージ） 自宅や会社の中（LAN）だけで使われます。外のネットワーク（インターネット）とは直接通信できません。 別の家で同じ「192.168.1.10」というIPアドレスが使われていても、ネットワークが別であれば問題ありません。 手動設定も可能。 | | パブリックIPアドレス | プライベートIPアドレス | | --- | --- | --- | | 利用される場所 | インターネット（外の世界） | 自宅や会社などのLAN（内の世界） | | 一意性（重複） | 世界中で絶対に重複しない | 同じネットワーク内でなければ重複してもOK | | 割り当て元 | プロバイダ（ISP）から自動配布 | ルーター（DHCP機能）から自動配布、または手動設定 | | インターネット接続 | 直接できる | 直接はできない（ルーターを経由する） | 接続の仕組み（イメージ） 図のサンプルのIPアドレスに関する補足 ※Webサイトのサーバー（93.184.216.34）・・・インターネット標準化団体（IETF）やIANAによって予約されているテスト用・ドキュメント専用ドメイン「example.com」のサーバー ※ルーターのパブリックIP（203.0.113.5）・・・インターネットの標準化団体（IETF）が「ドキュメントや解説のサンプル専用」として確保しているIPアドレス（RFC 5737のTEST-NET-3） プライベートIPアドレスの「決まった範囲」 「プライベートIPアドレスは、家庭や会社の中で手動でも設定できる」と説明しましたが、世界共通のルールで「プライベート用として使っていい範囲」が、以下の3つのグループ（クラス）に分けられています。 | クラス | 使用できるIPアドレスの範囲 | 主に使用される場所・規模 | | --- | --- | --- | | クラスA | 10.0.0.0 〜 10.255.255.255 | 大企業、官公庁（接続する機器がもの凄く多い場所） | | クラスB | 172.16.0.0 〜 172.31.255.255 | 中規模の企業や学校など | | クラスC | 192.168.0.0 〜 192.168.255.255 | 一般的な家庭、小規模なオフィス | IPアドレスのルール IPアドレスの正体は「32桁の0と1」 普段よく目にする 192.168.0.1 というIPアドレス。実はこれ、人間に合わせて分かりやすく書き直されたものです。 コンピュータは「0」と「1」の2進数しか理解できません。 そのため、コンピュータの世界における本物のIPアドレスは、図の下側にあるような「0と1が32個並んだ数字の羅列」（合計32ビット）になります。 しかし、人間がこれをそのまま見るとわかりにくいため、2進数から10進数に変換して表現されています。 変換ルール 人間がラクに読めるようにするために、IPアドレスは次のステップで変換されています。 ①32ビットを8ビットずつ4つの組（オクテット）にわける まず、32桁ある0と1の羅列を、8個ずつ、4つのブロックに細かく区切ります。 この「0か1が入る箱」の数をネットワーク用語で「ビット」と呼び、 「8ビットの塊」のことを「1オクテット（第1〜第4オクテット）」と呼びます。 ②10進数に変換し、ドット（.）で繋ぐ 10進数に変換した4つの数字を「.（ドット）」で区切って 192.168.0.1と表示しています。 各組ごと最大個数について IPアドレス（IPv4）は2進数の32ビット（2の32乗）で構成されているため、理論上は約43億個のネットワーク上の住所を作ることができます。 この32ビットを、4つの組（オクテット）に8ビットずつ分けて表現するので 1オクテットの中身： 2の8乗 ＝ 256個の数字を持てる 実際の数字： 0からカウントするため、表記は「0 〜 255」まで なので、IPアドレスの各数字は255が上限になっています。 10進数と2進数の違いを確認 ここで、後の説明のために10進数と2進数の違いを確認しておきます。 10進数では「10」で1桁が繰り上がります。2進数では「1」で1桁が繰り上がります。 | 10進数 | 2進数 | | --- | --- | | 0 | 0 | | 1 | 1 | | 2 | 10 | | 3 | 11 | | 4 | 100 | | 5 | 101 | では、IPアドレスの繰り上がりを説明します。 IPアドレスの繰り上がり 繰り上がり前 繰り上がり後 1組（1オクテット）あたり「255」が上限なら、その次の数字はどうなるでしょうか？ 私たちが普段使っている10進数で 9 の次に 10 へと桁が繰り上がるのと同じように、IPアドレスも左の組へと数字が繰り上がります。 先ほどの図を参考に、実際の動きを見てみましょう。 繰り上がる前：192.168.0.255 1を足した後 ：192.168.1.0 2進数の世界では、第4オクテットの 11111111（255）に 1 が足されたことで、次々と桁が繰り上がり、第4オクテットは 00000000（0）にリセットされます。 そして、その溢れた 1 が隣の第3オクテットに移動するため、第3オクテットが 00000001（1）へと変化します。 このように、IPアドレスは右端が「255」で最大になると、左の数字が1つ増えて、また0からカウントが始まるようになっています。 おわりに 今回は①IPアドレスの仕組み（パブリック/プライベート・IPアドレスのルール）について説明しました。 IPアドレスよく目にするけど、こんなルールがあるなんて知らなかった・・・と思われた方も多かったのではないでしょうか？ 次回は②IPアドレスの仕組み（サブネットマスク・CIDR(サイダー））についてをお送りします。