IPアドレスとは？通信に欠かせない理由やその役割・種類を解説。IPの基本をICT Solution!

情シスやエンジニアなど、IT系業務を生業としている方なら一度は絶対耳にする、情シスの基本の「き」でもあるIPアドレス。
今回は初心者向けにIPアドレスをしっかりと理解できるよう解説していきたいと思います。

多田野部長はそう言い放ち、部屋に一人残されたにのまえ。ペンを回しながらぼーっと天井を仰ぐ。

IPアドレスとは「Internet Protocol Address」の略だ。ネットワークに繋がっている通信機器（プリンタやPC、スマホなど）に割り振られている識別番号の事で、その機器がネットワークのどこに存在しているかを示す為の「住所の役割」を担っている。

世界中に広がるインターネットの世界でも、送信元と送信先の居場所が分かるからこそデータを送受信することが出来るぞ。

現在のIPアドレスは「192.168.0.0」のようにピリオドによって4つのブロックに区切った数字の塊で表現されるIPv4（Internet Protocol version4）アドレスが主流だ。IPアドレスは自宅の住所と同じように、それが使われるエリアの中でユニーク（唯一無二）である必要がある。用途や接続の仕方によってそれぞれ2種類に大別されるので一つ一つ見ていこう。

IPアドレスには、インターネットという世界規模のネットワーク内でユニークであるグローバルIPアドレスと、社内ネットワークなどのLAN（ローカルネットワーク）内でユニークとなるプライベートIPアドレスの2種類がある（ローカルIPアドレスとも呼ばれる）。プライベートIPアドレスはグローバルIPアドレスとは違い、そのネットワーク内で識別できれば良いので、他のネットワークでは同じ番号が使われている可能性がある。

いずれも通信機器の居場所を明示する識別番号であることに変わりはないが、グローバルIPアドレスはインターネットの世界でデータをやり取りする時に使われ、プライべートIPアドレスは自宅LANや社内LANなどの限られたエリアの中で使われる。

グローバルIPアドレスが必要な通信機器で最も想像しやすいのはWEBサイトを運営する為の外部公開用サーバだろう。私たちがネットを通じて利用している通販サイトや動画配信サイト等は全て裏側でサーバという通信機器が動いている。世界中どこにいてもネット環境があればアクセスできるわけで、サーバ運用にグローバルIPアドレスが必要なのは想像に容易いだろう。

また、グローバルIPアドレスは全世界でユニークである必要がある為、各国でアドレスが重複しないように管理している機関があり、コンシューマユーザや企業はプロバイダ事業者との契約によってグローバルIPアドレスが提供される。対してプライベートIPアドレスはその通信機器が所属するネットワーク内でユニークであれば良いので、ネットワーク管理者が任意のアドレスを各通信機器へ設定する事が出来る。

IPアドレスには、グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスの他に、接続の仕方による分類もある。それが動的IPアドレスと固定IPアドレスだ。グローバルIPアドレスの中にも動的と固定の2種類あり、プライベートIPアドレスにも動的と固定の2種類の設定方法がある。

動的IPアドレスとは、変動の可能性があるIPアドレスのことだ。一定時間が経過したり、接続をし直したりする度にIPアドレスが変わる。反対に固定IPアドレスは変動しないIPアドレスの事を指す（静的IPアドレスとも呼ばれる）。どちらの接続の仕方が最適かによって動的か固定かを選択することになるのだが、アクセスされる事があるなら固定／アクセスするだけなら動的と理解するのが簡単だろう。

私たち人間の世界でもお互いの自宅の住所が固定であればいつでも双方から手紙を送り合えるが、片方がバックパッカーで滞在ホテルなど居場所がコロコロ変わる場合、バックパッカーが移動してしまったらもう手紙は届かない。一見不便のように感じるが、最初からバックパッカーに手紙を送るつもりがなければこれで充分だろう。

インターネットの世界に置き換えると、街中にあるFree Wi-Fiを使ったり自宅からスマホやPCを使ってWEBサイトにアクセスするだけであれば、その時使うグローバルIPアドレスを動的に払い出してもらえばいいので、基本的に動的IPアドレスを使うことになる。対向のWEBサイト側はアクセスされる側にあるので、常に同じIPアドレスでないと利用者がアクセスできない為、固定IPアドレスで運用する必要があるというわけだ。

自宅や社内LANというローカルなネットワークの中で使われるプライベートIPアドレスにおいても固定IPで設定するものは多々ある。プリンタやファイルサーバ、外部向けにグローバルIPアドレスを付与していたルータにも社内LAN向けにプライベートIPアドレスが固定で設定されている。

グローバルIPアドレスは全世界でユニーク（唯一無二）でなければならないことを前述したが、現在主流のIPv4は無限ではなく、最大で43億個（2進数の数字32桁分）までしか払いだせない仕様になっている。そしてそのIPv4は現在枯渇状態にあり、いずれ在庫がなくなってもいいようにIPv6（Internet Protocol version6）が既に用意されている。IPv6は約340澗個（2進数の数字128桁分）まであるので、ほぼ無限に近い在庫が用意されているといってもいいだろう。

自分が今使用しているIPアドレスが気になったことはあるだろうか？通信機器同士がやりとりする為のものなので、ネットワーク管理者でもない限り気になることもないだろうが、実は簡単に調べる事が出来る。

グローバルIPアドレスは、自身のIPアドレスが表示されるWebサービスやサイトで確認する事が出来るぞ。有名なのは「CMAN」だろう。アクセスしたら最初の画面で「あなたの利用しているIPアドレス」が表示される。固定でグローバルIPアドレスを設定しているルータ配下にいれば、PC／スマホのどちらからこのサイトにアクセスしても同じIPアドレスが表示されるだろう。動的でグローバルIPアドレスを利用している場合は、確認のたびに異なる数字が表示されるかもしれない。

プライベートIPアドレスはローカルネットワーク内の機器ごとに付与される識別番号になるので、PCとスマホで確認方法は変わる。
より身近なスマホから説明しよう。スマホの場合は、AndroidおよびiPhoneとも設定メニューから確認できる。「設定」⇒「Wi-Fi」⇒通信中のWi-Fiを選択⇒下の方に「IPアドレス」と書いてある欄がそのスマホが利用しているIPアドレスだ。一方、Windows PCの場合はコマンドプロンプトで確認ができる。「Windowsキー + R」を押して「cmd」入力してOKすると、黒い背景に白文字のコマンドプロンプトが立ち上がる。最初にカーソルが合っている箇所に「ipconfig」と入力してEnterを押下すると様々な情報が出力されるが、その中の「IPv4 アドレス」が現在のPCのIPアドレスだ。

IPアドレスが人に知られてしまうと、自宅の住所まで特定されてしまうのではないか？と心配になるかもしれない。しかしグローバルIPアドレスで特定できるのはせいぜい国等の地域や契約しているプロバイダ事業者がどこなのかというレベルだ。

前述の通り、IPアドレスだけでユーザの自宅の住所やその他の個人情報を特定する事は基本的に出来ない。しかし契約しているプロバイダ事業者に限り、それらを特定する事が出来る。実際にネット上での誹謗中傷における損害賠償請求では、加害者の個人情報を特定するために、まずは裁判所経由でプロバイダ事業者へ開示請求を行う等のやりとりがある。つまりプロバイダではない一般人同士である場合は訴訟問題にならない限り個人情報は特定されないということだ。しかしIPアドレスがユニークであることを利用して、インターネット上で特定のユーザを追跡されてしまう可能性はある。匿名で投稿できる掲示板やSNSで、複数人を装って書き込んだコメントが同一IPアドレスからの投稿である場合、自作自演であると批判の対象になってしまうかもしれない。個人が特定されなくてもネット上でのトラブルに使われる可能性はゼロではないのだ。

IPアドレスは「192.168.0.0」のようにピリオドによって4つのブロックに区切った数字の塊であると話したが、これは人間用に可読性を高めたもので、コンピュータが識別しているのはこれを2進数にした状態のものである。ちなみにピリオドで区切られたブロックの単位をオクテットといい、左から第1オクテット.第2オクテット.第3オクテット.第4オクテットになっている。何故二進数なのか？というと、コンピュータがONとOFFの二つの状態しか表現することができないからだ。この状態を数字に置き換えると、「OFFの状態を0」、「ONの状態を1」とすることができ、使える数字は0と1の二つだけとなる。

^{10進数: 192.168.0.0→2進数: 11000000.10101000.00000000.00000000}

2進数に変換したIPアドレスは前半の「ネットワーク部」と後半の「ホスト部」に分けることができ、ネットワーク部は、そのIPアドレスが属しているネットワークを識別するための部分となる。そしてホスト部は、ネットワーク内のコンピュータを識別するための部分だ。この二つを合わせて、どのネットワークに属しているどの通信機器かを表現している。例えば「192.168.0.12」というIPアドレスを例に挙げてみよう。2進数に直すと「11000000.10101000.00000000.00001100」となる。ネットワーク部が「11000000.10101000.00000000.」の第3オクテットまでだと仮定すると、ホスト部が「00001100」となる。ここで、”第3オクテットまでだと仮定すると”と表現したが、「ネットワーク部」の桁数は予め決まっているわけではない。別途サブネットマスクという情報を参照する必要がある。サブネットマスクはネットワーク部とホスト部がどこで区切られているのかを明確にする為の情報だ。

例）
IPアドレス: 192.168.0.12→11000000.10101000.00000000.00001100

サブネットマスク: 255.255．255.0→11111111.11111111.11111111.00000000

IPアドレスには、ネットワーク部とホスト部の割り当て桁数による「クラス」と呼ばれる考え方がある。クラスには「クラスA」～「クラスE」の5種類があり、ネットワークの規模や用途によって使い分ける。それぞれのクラスは先頭の数字により区別することができるようになっている。「0」で始まるIPアドレスはクラスAとなり、1つのネットワークにたくさんのコンピュータを接続するような「大規模ネットワーク向け」だ。「10」で始まるアドレスはクラスBとなり、ネットワーク数とホスト数のバランスが取れているという特長から、ネットワーク数にもホスト数にも柔軟に対応する必要のある「中規模ネットワーク向け」だ。「110」で始まるアドレスはクラスCとなる。クラスCは各ネットワークのホスト数が最大254台に制限されるため「小規模ネットワーク向け」と言える。「1110」から始まるクラスDはマルチキャスト用のアドレス、「1111」のクラスEは研究用のアドレスになる為、一般には割り与えられることはないぞ。

IPアドレスのネットワーク部とホスト部によって、どこのネットワークのどの通信機器なのか？が表現されていることが理解できたことだろう。更にサブネットマスクによってどこまでをネットワーク部にするかが決まる事も分かった。ネットワーク部の桁数を大きくすれば多くのネットワークを作成できるし、ホスト部を大きくすれば1個のネットワーク内に多くのホストを登録する事が出来る。しかし現実的には一つのネットワークに沢山のホストを置くというのは、ネットワークの負荷を考えるとあまり好ましくない。そこでサブネット化という技術が活躍する。サブネット化は「更に細かいネットワークを作ること」だ。サブネット化は主に情シス担当者がプライベートIPアドレスを設計する時に使う技術である。

例）

①総務部 A子さんのパソコン情報
IPアドレス：192.168.0.12→11000000.10101000.00000000.00001100
サブネットマスク：255.255.255.0→11111111.11111111.11111111.00000000

②企画部 B男さんのパソコン情報
IPアドレス：192.168.0.76→11000000.10101000.00000000.01001100
サブネットマスク：255.255.255.0→11111111.11111111.11111111.00000000

この二人のパソコンはネットワーク部が同じなので、現時点だと同じネットワークの中に属していることになる。

この192.168.0（11000000.10101000.00000000.）のネットワークにはA子さんのいる総務部やB男さんのいる企画部の通信端末が纏められているが、ホストの数が多ければこのネットワーク内に流れるデータ量が多くなるのでネットワークに負荷がかかる可能性がある。

そこで総務部と企画部の為に副ネットワークを作ろうと思う。これがサブネット化だ。具体的にどうするかというと、サブネットマスクを255.255.255.0（11111111.11111111.11111111.00000000）ではなく、255.255.255.240（11111111.11111111.11111111.11110000）に変えるのである。すると11000000.10101000.00000000.のネットワーク内にA子さんが属する総務部用の0000のネットワークとB男が属する企画部用の0100のネットワークが誕生する。

ネットワークを細分化することで効率的に通信を行う事が出来る。ただし、それぞれのネットワークはルータで繋ぐ必要があるぞ。

①総務部 A子さんのパソコン情報
IPアドレス：192.168.0.12→11000000.10101000.00000000.00001100
サブネットマスク：255.255.255.240→11111111.11111111.11111111.11110000

②企画部 B男さんのパソコン情報
IPアドレス：192.168.0.76→11000000.10101000.00000000.01001100
サブネットマスク：255.255.255.240→11111111.11111111.11111111.11110000

さて、ここからはグローバルIPアドレスに特化した内容になる。グローバルIPアドレスはインターネット上の住所であり、インターネット上でデータをやり取りする際には必ず必要になる。私たちがネットでどこかのサイトにアクセスする時、そのサイトのIPアドレスを目掛けてアクセスしているのだ。googleやyahoo、当社の https://www.gate02.ne.jp/ のサービスサイトも裏側ではIPアドレスが設定されている。

IPアドレスについて、コンピュータが理解できる2進数の可読性を高めたものが10進数表記だったが、やはり数字の羅列は人間には覚えにくい。PCやスマホ同士のやりとりでは問題ないが、私たちがWEBサイト(正確にはWEBサイトのデータが保存されている公開用サーバ)にアクセスする時には大変不便だし、アクセスしてみないとどこのサイトか分からないというのもややこしい。それらを解決するために作られたのが「ドメイン」だ。ドメインはアルファベットや数字からなる文字列で、URLの一部となるもの。当メディアであれば「gate02.ne.jp」がドメインにあたる。「.jp」や「.com」や「.net」の部分はドメイン種別といって、あらかじめ用意された種類の中から選べるようになっている。例えば 「.jp」なら日本国内の団体が取得できるドメインというように、ドメイン種別によってルールが定められている。「.〇〇〇」の前の文字列は、各利用者が任意の文字列（3文字以上）を設定することが出来るので、会社名や単語などをドメインにすることで、どこの会社のサイトなのかが分かりやすくなる。

しかし、自社のWEBサイト用にドメインを取得したところで通信はIPアドレス同士で行うものなので、そのドメインが含まれるURLを叩いたところでどこにもアクセスは出来ない。そこで必要になるのがこのドメインに紐づくiPアドレスはこれだと紐づける設定をしておく作業である。その設定を登録しておくのがDNS（Domain Name System）だ。DNSに設定を登録しておくことで、ドメインとIPアドレスが相互変換されるので、私たち一般ユーザがスマホなどでURLを打つと、裏側で即時変換されて紐づくIPアドレスのサイトにアクセスする事が出来るということだ。

社外から社内のシステムに安全にアクセスさせたい、クラウドサービスへのアクセス制限をしたい…などなど、固定IPが必要なケースは多々ある。
固定IPアドレスが必要になった場合は、固定IPアドレスが付与されている（もしくはオプションで選べる）プロバイダの契約が必要だ。