マイクロソフト系技術情報 Wiki」は、「Open棟梁Project」,「OSSコンソーシアム .NET開発基盤部会」によって運営されています。

目次

概要

IPアドレスだけでなく、IPプロトコルも。

差異

パケット優先度輻輳制御

  • IPv4 : TOS (Type Of Service) フィールド
  • IPv6 : トラフィック クラス フィールド

チェックサム

  • IPv4 : チェックサムフィールド
  • IPv6 : チェックサムフィールドは廃止

IPヘッダ

  • IPv4 : 可変長
  • IPv6 : 拡張されたが固定長に変更された。

IPアドレス

2^32 → 2^128

  • IPv4 : 8 * 4 = 32ビット (4バイト
    0.0.0.0 - 255.255.255.255
  • IPv6 : 128ビット (16バイト らしい
    0:0:0:0:0:0:0:0 - FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

機能拡張

ルータの負荷軽減

ヘッダの固定長化によりハードウェアで高速処理可能に。

セキュリティ機能追加

  • IPv4 : ー
  • IPv6 : IPsec必須で、認証、改竄検知(AH)、暗号化(ESP)が可能。

アドレス自動割当

  • IPv4 : DHCP
  • IPv6 : ルータ

NAT不要

  • アドレス空間が膨大であるため。
  • NATVPNの併用不可問題をクリアする。

IPヘッダ

IPv4

1234567891011121314151617181920212223242526272829203132
バージョン (4)ヘッダ長 (4)サービスタイプ (8)全長 (16)
識別子 (16)フラグ (3)フラグメント・オフセット (13)
パケット生存時間(TTL) (8)プロトコル番号 (8)チェックサム (16)
発信元IPアドレス (32)
宛先IPアドレス (32)
32*n bitオプション
...
パディング (n)

IPv6

1234567891011121314151617181920212223242526272829203132
バージョン (4)優先度 (8)フロー・ラベル (20)
ペイロード長 (16)次ヘッダ (8)ポップリミット (8)
32*4=128bit発信元IPアドレス (128)
...
...
...
32*4=128bit宛先IPアドレス (128)
...
...
...

IPアドレス

IPv4

  • 書き方
    • 10進数
    • 8bitづつ「.」で区切る。
    • 32bitなので4グループできる。
    • 例:192.168.0.2

IPv6

  • 書き方
    • 16進数
    • 16bitづつ「:」で区切る。
    • 128bitなので8グループできる。
    • 短縮表記ルールがある。
      • 先頭の連続する0の省略
      • 0だけのグループの省略(1箇所だけ、連続して省略可)
  • 例: 2001:0db8:0000:0000:3456:0000:0000:0000
    → 2001:db8:0:0:3456::
  • IPアドレスクラス
    • クラスレスなアドレス構造
    • CIDR 方式を踏襲しており、
      クラスの概念は存在しない。
  • Xキャスト用IPアドレス
  • ブロードキャスト アドレス
    存在しないためマルチキャスト アドレスを使用する。
  • マルチキャスト アドレス(ff00::/8)
    • いくつかの特別なルールに従ってフォーマットされる。
    • prefix(プリフィックス)はff(00はflgとsc)
  • ユニキャスト アドレス
    • グローバルユニキャスト アドレス
    • ユニーク ローカルIPv6ユニキャスト アドレス(ULA)
  • IPv4射影アドレス
    • IPv4アドレスをIPv6アドレスとして表現したアドレス。
    • 先頭から80バイトの0、16バイトの1、32バイトのIPv4アドレス
      FFFF:nnn.nnn.nnn.nnn
      0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:(nnn.nnn.nnn.nnn)

IPv4アドレス詳細

概要

ここでは、

  • IPアドレスと
  • IPルーティング
  • IPアドレス割り当てに関連するネットワーク構成
  • ネットワーク アドレスとIPアドレスの割り当て
  • 動的割り当て、静的割り当て
  • MACアドレスとの関連

など、IPアドレスの基礎について説明する。

IPアドレスとルーティング

  • ブロードキャストで名前解決するようなネットワークでは、ネットワーク上に接続するノード数が増えてくると、
    名前解決のためのブロードキャストによるトラフィックの負担が大きくなり、ネットワークが飽和し易くなる。
  • これらの問題は、IPアドレスとルータを導入し、ネットワークを分割することで解決される。
    • ルータは、必要なネットワークにだけパケットを送ったり、離れた場所にあるネットワーク同士を接続したりできるので、
      トラフィックを軽減した状態で、分割されたネットワーク上のノード同士が通信できる。

IPアドレスの種類

予約済みIPアドレス

予約済みのIPアドレスについて説明する。
これらのIPアドレスは、通常、ホストのIPアドレスとして利用できないので注意する。

  • Thisネットワーク アドレス(オール0)
    BootPDHCPなどを使ってTCP/IPの設定を行う際に、
    自分自身を表すためのアドレスとして使用するIPアドレス。
  • ローカル ループバック アドレス(127.xxx.xxx.xxx)
    • 自分自身を指すIPアドレス。
    • ローカル ループバック アドレスを使用した通信は
      NICを経由しないため、NICがないPCでも利用可能である。
      同一マシン内のプロセス間通信などで利用できる。
  • APIPA用のLINKLOCALアドレス
    • DHCPのAPIPA機能で使用される。
    • 外部と接続されていないローカルな単一のネットワークだけで利用できるIPアドレスで、
      「169.254.1.0/16~169.254.254.255/16」の範囲が予約されている。

Xキャスト用IPアドレス

UDPで使用できる。

  • ディレクティッド ブロードキャスト(ネットワーク アドレス + オール1)
    • 他のネットワークへ向けられたOSI参照モデルの第3層のブロードキャストに使用するIPアドレス。
    • 対象のネットワークまでルータによってパケットが運ばれてから、ルータによってローカル ネットワークにブロードキャストされる。
  • マルチキャスト アドレス(224.0.0.0~239.255.255.255)
    • マルチキャストに使用するIPアドレス。
    • クラスDのアドレスがマルチキャスト アドレスとして予約されている。
    • RFCにより規定されているマルチキャスト アドレス(グループ)を以下に示す。
      #マルチキャスト アドレス(グループ)用途
      1224.0.0.0予約
      2224.0.0.1同一サブネット上の全ノード
      3224.0.0.2同一サブネット上の全ルータ
      4224.0.0.4ルーティング プロトコルDVMRP
      5224.0.0.5OSPF
      6224.0.0.6OSPF version2
      7224.0.0.9RIP version2

IPアドレスの割当

プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレス

  • プライベートIPアドレス
    プライベートIPアドレスは各組織内だけで
    自由に使うことが許可されたIPアドレスで、以下の範囲が利用できる。
#クラスクラスに対応するホスト アドレスの範囲-プライベートIPアドレスの範囲
1クラスA0.0.0.0127.255.255.255のうち10.0.0.010.255.255.255
2クラスB128.0.0.0191.255.255.255172.16.0.0172.31.255.255
3クラスC192.0.0.0223.255.255.255192.168.0.0192.168.255.255
  • グローバルIPアドレス
    • プライベートIPアドレスと重複しないIPアドレスの範囲を、公的な機関
      (IANAおよびその依頼を受けた組織)によってプロバイダなどに割り当てられる。
    • そのIPアドレスが重複しないようにプロバイダのユーザに付与される。
    • グローバルIPアドレスの割り当てを、以下の例で説明する。

DHCPサーバによるIPアドレスの動的割り当て

IPアドレスの割り当て方法には、

  • 「静的割り当て」と「動的割り当て」がある。
  • 動的割り当てをするには、DHCPサーバが必要になる。
    • DHCPサーバはクライアントに動的にIPアドレスを割り当てるサーバ。
    • ルータを跨ぐ場合は、クライアントが存在するネットワーク内に中継機能を追加する必要がある。
  • IPアドレスの動的割り当ての仕組み
    IPアドレスの割り当ての仕組みについて以下説明する。
    • DHCPサーバ
      • DHCPサーバは、UDPポート67番でIPアドレスの動的割り当て要求(ブロードキャスト)を受信し、
        DHCPクライアントにIPアドレスを動的に割り当てるシステムである。
      • DHCPクライアントは、UDPポート68番で応答(ユニキャスト)を受信する。
  • DHCPリレー エージェント
    • DHCPクライアントからDHCPサーバに送信されるIPアドレスの動的割り当て要求は、ローカル ネットワークにブロードキャストされる。
    • このため、DHCPサーバが他のネットワークにある場合はDHCPサーバとの通信ができない。
    • これを解決にするには、DHCPリレー エージェントをローカル ネットワークに導入し、
      IPアドレスの動的割り当てのブロードキャストを中継、DHCPサーバでのIPアドレスの割り当てを代行する。
  • IPアドレスを要求する際のシーケンス
    • DHCPクライアントがDHCPプロトコルを使用してIPアドレスを要求する際のシーケンスを、以下に示す。
DHCPプロトコル
  • DHCPサーバからの「肯定(OFFER)」コマンドの応答が複数ある場合、
    DHCPクライアントは、適当な「肯定(OFFER)」コマンドを選択し、
    そのDHCPサーバを使う旨を、「要求(REQUEST)コマンド」を使って返信する。
    この仕組みはDHCPサーバの冗長化などにも利用されている。
  • WindowsでのDHCPクライアントの設定
  • 代替構成
    • DHCPを有効にしている場合、「代替構成」を設定できる。
    • 代替の構成は、DHCP クライアントがDHCPサーバを発見できない場合に有効になる。
    • 既定値は、[自動プライベートIPアドレス]で、この場合、APIPAのIPアドレスが付与される。
    • 設定方法 「Windows 代替の構成」などでググる。
  • DHCPサーバからDHCPクライアントにIPアドレスが割り当てられなかった場合に、
    DHCPクライアントが自動的にLINKLOCALアドレスを割り当てる。

IPアドレスの静的割り当て

「静的割り当て」は、クライアントに直接IPアドレスを指定する方法である。

割当られたIPアドレスの確認(ipconfigコマンド

ネットワーク アドレス

  • IPアドレスを構成するビット列のうち、
    個々の組織が管理するネットワーク(サブネット)を識別するのに使われる部分。
  • ネットワーク アドレスとIPアドレスの割り当てについて方法について説明する。

クラスフル アドレッシング(FLSM)

  • ネットワーク アドレスを決定する際に、
    既定の「アドレス クラス」と「ネット マスク」(ナチュラル マスク)
    を使用するアドレッシング方法を、「クラスフル アドレッシング」(FLSM)と言う。
  • 「クラスフル アドレッシング」では、
    それぞれのネットワークに何台のホストを接続するかによって、どの「アドレス クラス」を使用するかを選択する。
    • 「ネット マスク」(ナチュラル マスク)は「アドレス クラス」に対応したものを適用する。
    • クラスD、クラスEというアドレスもあるが、これは通常のホストが使用するIPアドレスではない。
      クラスDはマルチキャスト アドレス、クラスEは実験用アドレスに予約されている。
#アドレス クラス先頭ビットのパターンネット マスクネットワーク アドレスの範囲ホスト アドレス長(ホスト台数)
ホスト アドレス
1クラスA0255.0.0.00.0.0.0/8
~127.0.0.0/8
24bit(約1677万台)
0.0.0.1~0.255.255.254
2クラスB10255.255.0.0128.0.0.0/16
~191.255.0.0/16
16bit(約6万5000台)
0.0.0.1~0.0.255.254
3クラスC110255.255.255.0192.0.0.0/24
~223.255.255.0/24
8bit(254台)
0.0.0.1~0.0.0.254

クラスレス アドレッシング(VLSM or CIDR)

  • 「クラスフル アドレッシング」の場合、ネットワークにネットワーク アドレスを割り当てる場合など、
    実際に必要となるIPアドレスの数より多すぎたり少なすぎたりすることがある。
    (実際にISPに割り当てるクラスBネットワークが不足する事態になった。)
  • このため、ユーザ自身が自由に「ネットワーク アドレス」と「サブネット マスク」を決定する
    「クラスレス アドレッシング」というアドレッシング方法が用意されている。
  • このようなアドレッシング方法に「クラスレス アドレッシング」(VLSM or CIDR )がある。
  • VLSM
    組織内のネットワークの細かなホストビットの割り当てに使用される。
  • CIDR
    現在のインターネットでは、必要なグローバルIPアドレス数に合わせてサブネット マスクを決定する「CIDR」が使用されている。
    • インターネット上のAS(自律システム)間のルーティング情報の集約による、
      「ルーティング性能向上」、「ルーティング情報の管理の簡素化」のために使用される。
    • AS(自律システム)とは、各組織、企業やプロバイダが保有・運用する、インターネットに繋がる
      ひとつ(時に複数)のルーティング ポリシー配下にあるIPネットワークやルータの集合のことを言う。

IPv6アドレス詳細

タイプ

ユニキャストアドレス

  • IPv4のユニキャストと同じように、1対1の通信で利用されるアドレス。
  • 1つのインターフェースに割り当てられるアドレス。
  • スコープ毎に3つの異なるアドレスがある。

マルチキャストアドレス

  • IPv4のマルチキャストと同じく、1対グループの通信で利用されるアドレス。
  • 複数のインターフェースに割り当てられるアドレス。
ff00::/8フラグ (4)スコープ (4)グループID (112)
  • プレフィックス
  • ff00::/8

エニーキャストアドレス

  • IPv4にはないアドレス。1対グループ内の1つとの通信で利用されるアドレス。
  • 複数のインターフェースに割り当てられる。
  • グループで最も近いデバイスとだけ通信できる。
  • マルチキャストと同じくグループ宛ての通信となるが
    グループに属する1つのインターフェースにパケットが
    到達すると、それ以上は配送されない。

スコープ

リンクローカル

同一セグメント

  • 同一セグメント上の端末と通信できるアドレス。
  • リンクローカルアドレス宛てのパケットはルーティングされない。

ユニークローカル

組織内ネットワーク

  • IPv4のプライベートアドレスに相当する。
  • 組織内ネットワークの異なるセグメント上の端末と通信できるアドレス。

グローバル

ネットワーク

  • IPv4のグローバルアドレスに相当する。
  • 全てのIPv6ネットワークで一意となる。

ユニキャストアドレス

グローバルユニキャストアドレス

グローバルユニキャストアドレス (48)サブネットID (16)ホストのインタフェースID (64)
  • プレフィックス
  • 2001::/16
    IPv6インターネット用アドレス
  • 2002::/16
    6to4用アドレス
  • 2003::/16 ~ 3FFD::/16
    現在、未割り当て

ユニークローカルアドレス

(ユニークローカルユニキャストアドレス)

FC00::/7L(1)グローバルID (40)サブネットID (16)ホストのインタフェースID (64)
  • プレフィックス
  • FC00::/8
    • L=0
    • 将来の定義用
  • FD00::/8
    • L=1
    • アドレス中のグローバルID部分を
      ランダムな値としていつでも誰でも利用可能なアドレス

リンクローカルアドレス

(リンクローカルユニキャストアドレス)

FE80::/100...0 (54)ホストのインタフェースID (64)
  • プレフィックス
  • FE80::/64

スコープとタイプ

ユニキャストアドレス\タイプユニキャストアドレスマルチキャストアドレスエニーキャストアドレス
グローバルユニキャストアドレス
ユニークローカルアドレス
リンクローカルアドレス
マルチキャスト

参考

Wikipedia

IPv6

概要

  • 【連載】IPv6で始めるネットワーク | マイナビニュース
    https://news.mynavi.jp/series/ipv6
    • 第1回 IPv6 とは何か?
    • 第2回 IPv6 のアドレス体系と表記のルール(前編)
    • 第3回 IPv6 のアドレス体系と表記のルール(後編)
    • 第4回 IPv6のネットワークプレフィックスとサブネットマスク
    • 第6回 IPv6の匿名アドレス
    • 第5回 インタフェースIDの決定とLINKLOCALアドレス
  • 1.IPv6アドレスは128ビットの16進数
  • 2.リンクローカルユニキャストアドレスは見ればすぐ分かるようになっている
    • リンクローカルユニキャストアドレスは、常にFE80から始まると。
    • マルチキャストアドレスは常にFF0xから始まる(xには1から8までの数字が入る)。
  • 3.頭のゼロは省略される
  • 4.連続するゼロは省略できる場合がある
  • 5.ループバックアドレスは、アドレスのようにさえ見えない
    0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 → ::1と表現される。
  • 6.従来のサブネットマスクは必要としない
    • 最初の48ビットがネットワークプレフィックス
    • 次の16ビットがサブネットID
    • 残りの64ビットがインターフェースID
    • 現在、割り当てルール自体を48ビットから64ビットの間で
      自由に割り振れるように変更ることが検討されている。
  • 7.DNSはIPv6でも通用する
  • 8.IPv6はIPv4ネットワークをトンネルで通過できる
    • IPv6は一般にIPv4のネットワークと互換性がない。
    • ネットワーク間の互換性の確保を容易にするためトンネリングが使われている。
    • トンネルの両端に、IPv6パケットのカプセル化と解除を行うエンドポイントが必要。
  • 9.あなたはすでにIPv6を使っているかも知れない
  • 10.WindowsはIPv6を完全にはサポートしていない

普及

単にアドレス空間増やせばよかったのに、
無駄なことして(互換性が無さ過ぎて)流行らなかった感。


Tags: :インフラストラクチャ, :通信技術, :Windows, :シェル


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Last-modified: 2019-08-13 (火) 11:54:23 (5d)