何年か前から「IPv4アドレスの枯渇」が懸念されています。それが所以でIPv6が誕生したわけですが、現在もIPv4は思いの他、まだ残存していてIPv6へ完全移行する未来はもう少し先なのかもしれません。さて、本日はIPv4とIPv6の違いと、移行を行う際の注意点もご紹介します。

そもそもインターネットプロトコルとは

IPv4やIPv6を語る前に、そもそも通信プロトコルやIPとは何なのか?を説明させてください。通信プロトコルとは、コンピュータ同士の通信をする際の手順や規格のことです。これが共通の約束事となることで異なるデバイスやコンピュータシステム、ソフトウェアなどが互いに正確に通信できるようになります。

例えば、世界には母国語の他に共通語として英語が存在しますね。これは世界共通の約束事として、英語を共通語にしているから多国間の人同士で意思疎通ができています。ドイツ人と韓国人がひたすら自分の母国語で話しかけてもスムーズなやりとりは成り立ちません。このように、様々な異なる者(物)同士のやりとりを円滑に進めるには共通の約束事が必要であり、通信の世界においてはこの約束事が通信プロトコルなのです。
そして、インターネット通信に関する約束事を定義したプロトコルのひとつがIP(Internet Protocol)です。正確にはIPはそれ単体で機能するのではなく、数多く存在する通信プロトコルの一つに過ぎませんが、通信をする上で核となるのがIPとTCPという2つのプロトコルである為、通信プロトコルは得てしてTCP/IPと称されます。本記事では、IPv4とIPv6の違いをご紹介する回となりますので、TCPはさておき、IPについてだけ深く掘り下げていきましょう。

※TCPとは...データを確実に全て届けるという信頼性・確実性を重視したデータ送受信について定義するプロトコル

IPアドレスとは

IP(Internet Protocol)が定めるルールのうち、メインとなるのがIPアドレスです。IPアドレスとは、インターネットや、そのネットワーク上にあるパソコンやサーバなど(以下、ホストと言います※)に割り当てられる識別番号です。人間社会で言うところの住所と同じ役割を担っていて、通信を行う際のアクセス元ホストとアクセス先ホストの特定をするのに役立ちます。尚、同一ネットワーク内ではユニークな番号である必要があります。
(自分の住所が唯一無二でないと、自分宛の郵便物が正確に自宅に届かないですからね)。

※ホストとは...IPアドレスが付けられていて経路制御を行わない機器のことを指します。

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アドレスがあります(ローカルIPアドレスとも呼ばれます)。
グローバルIPアドレスは「ICANN」という非営利法人が全世界分を管理しており、その配下に地域インターネットレジストリという組織があります。

・ARIN…北米地域を管理
・RIPE NCC…欧州地域を管理
・APNIC…アジア・太平洋地域を管理
・LACNIC…中南米地域を管理
・AfriNIC…アフリカ地域を管理

各組織で階層的に管理することによって、ユニークなIPアドレスを利用できるようになっています。日本はAPNICに属する形となり、日本に割り当てられたグローバルIPアドレスを管理するのがJPNICという組織です。そしてJPNICからIPアドレスを割り当てて貰えるのが、管理指定事業者として締結できたプロバイダ事業者です。私たちコンシューマユーザや企業はこのプロバイダ事業者とプロバイダ契約をすることでグローバルIPアドレスを付与してもらえるのです。グローバルIPアドレスはインターネット上に公開された” 住所 ”なので、世界中の誰もがそこにアクセスしに来ることができます。
対してプライベートIPアドレスは、インターネット上へ公開しているものではなく、LAN内に向けて公開する” 住所 ”です。自宅や学校、会社など、そのネットワーク内でのみユニークな識別番号であれば良いというのが特徴です。こちらはプロバイダ契約によって提供されるものではなく、ネットワーク管理者が自由に各ホストへ設定する事が出来ます。

IPv6とは?

IPv6とは、インターネットプロトコル第6版(Internet Protocol version 6)です。スマホやIoTが爆発的に普及しインターネット需要が全世界で急増したため、割り当てられるIPv4のグローバルIPアドレスの枯渇が懸念されるようになり、最新版としてIPv6が誕生しました。IPv6アドレスは、8ブロックからなり、それぞれ4桁の英数字を割り振る事で構成され、全部で約43億の4乗=約340澗(かん)通り生成する事が出来ます。ほぼ無限に生成し続けられると言っても過言ではありません。

IPv6(例):1234:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001(43億の4乗通り)

IPv4とは?

IPv4とは、一般用途としてはIPv6の前段にあたるインターネットプロトコル第4版(Internet Protocol version 4)のことです。IPv6が一般に出回り始めているとはいえ、現在最も広く普及しているのはIPv4となります。完全に入れ替わるのは何年先になることやら。完全移行のハードルは高く、まだ暫くはIPv4が現役といえるでしょう。IPv4アドレスは、4つのブロックで成り立ち、それぞれ0〜255までの256個の数字を割り振ることで構成され、全部で約43億通り生成する事が出来ます。

IPv4(例):255.255.10.1(約43億通り)

IPv6とIPv4の違いとは?

IPアドレスの数や割り当て

IPv4とIPv6ではアドレスの在庫数が全く違います。IPv4で約43億しかなかったIPアドレスが、IPv6の登場により無限に近い量になりました。
また、コンシューマーユーザ等が自宅のインターネット環境をIPv6対応とする場合、ホストに付与されるIPv6アドレスはMACアドレス※をベースに自動設定されるため、利用者はIPv6アドレスの設計や設定が基本的には不要です。また、潤沢なアドレス空間を持つことにより、家電類も含め様々な機器がIPv6アドレスを使えるようになります。

※MACアドレスとは...各端末・機器に割り当てられた固有の識別番号。メーカ―を特定するベンダ識別子部分とメーカ内で管理される製造番号部分で構成されることで世界で唯一の固有の識別番号となっている。

表記方法の違い

IPv4とIPv6はビット数※が異なり、IPアドレスの長さも違うので、ユーザにわかりやすいIPアドレスの表示にするために表記方法が違います。
IPv4では32ビットのIPアドレスを8ビットごとに区切り、10進数に変換して表記し、IPv6では128ビットのIPアドレスを16ビットごとに区切って、16進数で表記します。

※ビット(bit)…「情報の世界最小単位」のことで、1か0を格納する箱。1 byte=8bitとなる。

対応設備の違い

IPv6での運用にシフトするにはIPv6対応の設備を用意しないといけません。
LAN内の設備環境もそうですがインターネットにつなぐ為のプロバイダ契約もIPv6対応である必要がありますし、自社環境だけではなく、インターネット経由でアクセスする先のWEBサイトなどもIPv6対応でなければいけません。 Google やFacebook、YOUTUBEはIPv6対応となっていますが、Yahoo! JapanやTwitterは非対応である等、有名企業のサイトであってもIPv6対応は20%以下のカバー率となっています(WEB検索すると、特定のサイトがIPv6対応サイトかどうかを調べる方法が掲載されています)。IPv4環境のユーザがIPv6のWEBサイトを利用したい場合は、ユーザ側で「ホームゲートウェイ」(HGW)や「トンネル対応アダプタ」と呼ばれる通信機器を用意すれば接続が可能になります。IPv6環境のユーザは「IPv4 over IPv6」という接続方式でプロバイダと契約すれば、IPv4のWEBサイトに接続可能です。IPv4 over IPv6についてはもう少し詳しい説明を後述します。

互換性について

対応設備の違いで前述していますが、IPv6を利用する為にはIPv6対応の機器やネットワークを用意する必要があります。それはIPv4アドレスとIPv6アドレスの間には互換性がないからです。IPv4アドレスを割り当てられた機器とIPv6アドレスを割り当てられた機器はそのままでは互いに通信できません。つまり自社のネットワークや社外向けに公開しているWEBサイトをIPv6に切り替えられたとしても、そのWEBサイトにアクセスしにくるユーザがIPv4を利用していた場合、そのままではWEBサイトは閲覧出来ません。

接続方式(PPPoEとIPoE)の違い

そもそも、IPv4にしか対応していないPPPoE接続方式とIPv6にも対応しているIPoE接続方式の違いは何なのでしょうか。
PPPoE接続方式とは、インターネットアクセス回線に電話回線を採用する事を前提としたルールである「PPP(Point-to-Point Protocol)」をイーサネットへ応用した接続方式です。インターネットの歴史で言うと、初期の電話回線を使ってインターネットにアクセスしていた時代に用いられていたプロトコルとなります。その後、インターネット通信技術の発達で、ADSLなどの高速インターネット回線が登場するも、ADSLを利用するときにはPCとADSLモデム間を、イーサネットで接続する必要がありました。これを解決するために作られたのがPPPoE(PPP over Ethernet)という接続方式です。具体的なインターネットへの接続方法ですが、契約ユーザ宅からNTTフレッツ網(地域IP網)に接続します。その後、NTTフレッツ網からプロバイダ事業者網に乗り入れる際に、プロバイダ網内に用意されている網終端装置(POI)でPPPoE認証を通過するという手順の後にインターネットに繋がります。

一方、IPoE接続方式は、光ファイバが大衆化した後に出てきた接続方式です。イーサネットの利用を前提として作られている為、インターネットへの接続方法も、契約ユーザ宅からNTTのNGN網(次世代ネットワーク)に接続した後にプロバイダ事業者網と直接接続してインターネットへ抜けることが可能です。

回線速度の違い 

IPv4よりIPv6の方が速い!と言われがちですが、IPv6にすることで回線速度が速くなるという直接的な因果関係はありません。しかし、国内で最もユーザ数の多いNTT社のフレッツ光が古くから採用しているPPPoE接続がIPv6に対応しておらず、IPv6に対応しているIPoE接続という接続方式の方がPPPoE接続と比べて速い通信を実現できることから、IPv4よりIPv6の方が回線速度が速くなると広まっているのだと思います。

そもそもPPPoE接続方式は電話回線で使うために開発されたので、最大通信速度が200Mbps程度に制限されています。
巷では最大1Gbpsベストエフォート回線と謳われていても、それがPPPoE接続であれば契約ユーザが享受できる最大速度は200Mbps程度ということですね。
実際のところ、近年では新型コロナウィルスの影響で世の中のインターネット利用が更に急加速した関係で、都市部のPPPoE接続ユーザは特に通信の混雑、いわゆる輻輳の影響を受けており、200Mbpsの天井までも到底達しないというユーザが少なくないでしょう。

IPoE接続方式の最大通信速度は10Gbpsのベストエフォートで、こちらはPPPoE接続のような速度制限は設けられておりません。また、インターネットに抜けるまでの工程で、通信混雑のボトルネックになりがちな網終端装置(POI)による認証を行わなくていいという特性が、高速通信に一役買っています。

PPPoE接続方式 IPoE接続方式

利用者

多い 少ない

帯域制限

200Mbps 100Mbps

ユーザー認証

必要 不要

専用装置

必要 不要

IPv6の接続方式(PPPoE方式、IPoE方式、IPv4 over IPv6)とは

IPv6では、IPoE方式だけでなく、これまでのPPPoE方式にも接続できるIPv4 over IPv6 という接続方式を選択する事が出来ます。
IPv4 over IPv6は、原則IPv6環境で通信を行い、従来のIPv4アドレスでの通信もできるようにする技術です。基本的な通信は次世代の通信パケットであるIPv6で行いながら、IPv6パケットの中にIPv4パケットをカプセル化して利用します。これにより、IPoE接続で通信の高速化を図りつつ、IPv4環境へもアクセスすることができるというメリットがあります。
PPPoE方式のインターネット環境に高速通信は期待できませんので、これからインターネット契約をするのなら、IPv4 over IPv6 でIPoE方式の契約がお薦めです。

自社の回線がIPv6とIPv4のどちらか確認する方法 IPv6接続テストにアクセスして調べること

IPv4とIPv6の違いについて学びましたが、そういえば今自分が使っている回線はどっちなんだ?と思われた方もいるかもしれませんね。ブラウザ上で簡単に確認する事が出来ます。検索サイトで「IPv6接続テスト」などのキーワードで検索するとIPv6に対応しているか確認できるサイトが出てくると思います(https://test-ipv6.com/index.html.ja_JP 等々)。

IPv6移行の注意点

IPv6への移行を検討する際には「IPoE対応のプランをもっていて、且つIPv6接続オプションもあるプロバイダ事業者」と契約をしましょう。また、世の中がIPv6に完全移行するまではIPv4 over IPv6 のオプションは必須と考えていいと思います。オプション追加を忘れないようにしてください(オプションとはいえ概ね無料です)。
最後に、自身でルータを用意する際にはIPv6対応の機種を採用してくださいね。

まとめ

IPv4のグローバルIPアドレスが枯渇すると言われ始めて久しいですが、着実にIPv6の世の中になりつつあります。日本国内でやりとりされるデータトラフィック量が爆発的に増えている事も相まって、PPPoE接続からIPoE接続に移行する企業やコンシューマーユーザも少なくありません。移行を検討の際には、併せてIPv4とIPv6についてもしっかり理解しておきたいですね。また、PPPoE接続やIPoE接続というのはNTT東西のフレッツ光というサービスに特化した話です(フレッツ光の光コラボサービスも含みます)。フレッツ光以外のサービスであれば、世の中には最寄りの局舎から契約ユーザ宅内までイーサネットで接続させるサービスもありますので、「通信の高速化」が目的でIPoEへの切替を検討されている情シス担当の方は、是非第三の選択肢まで視野を広げてみて頂きたいです。

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