IPとは

/ネットワーク

概要

IP(Internet Protocol)とは、インターネットでの通信において、パケット(IPパケット)を宛先のネットワークやホストに届けるためのプロトコルです。OSI参照モデルのネットワーク層(第3僧)に相当します。

IPでは、宛先のホストや送信元の指定にIPアドレスが使用されます。IPアドレスは、同じネットワーク上で重複があってはならず、インターネットで用いられるグローバルIPアドレスについては、管理団体によって管理がされています。

現在普及しているIPv4(IP version 4)は、1981年に発行されたRFC791で規定されました。32ビットのIPアドレスを持ち、最大で約42億台の機器が同じネットワーク上で指定ができます。尚、次世代のIPv6(IP version 6)では128ビットに拡張がされています。

以下は、IPv4について解説します。

IPアドレス

IPv4のIPアドレスは、1バイト毎に区切られた4バイト(32ビット)で表されますが、ネットワーク部とローカル部の2つに分けられます。ネットワーク部は、公的な機関により管理と割り当てが行われ、ローカル部は、ネットワーク部を割当てられた各組織によって管理されます。

ローカル部は、さらにサブネット部とインターフェース部に分かれています。これは、各組織の中で、ネットワークを分けて管理するために使用されます。

IPアドレスのクラス

ネットワーク部のビット数は、クラス(A~D)により異なります。以下は、ネットワーク部のビットを「N」、ローカル部のビットを「L」で表しています。

クラス 上位16ビット 下位16ビット
クラスA 0NNNNNNN
1~127
LLLLLLLL
0~255
LLLLLLLL
0~255
LLLLLLLL
0~255
クラスB 10NNNNNN
128~191
NNNNNNNN
0~255
LLLLLLLL
0~255
LLLLLLLL
0~255
クラスC 110NNNNN
192~223
NNNNNNNN
0~255
NNNNNNNN
0~255
LLLLLLLL
0~255
クラスD 1110NNNN
224~239
MMMMMMMM
0~255
MMMMMMMM
0~255
MMMMMMMM
0~255

クラスAは上位1ビットが「0」、クラスBは上位2ビットが「10」、クラスCは上位3ビットが「110」、クラスDは上位4ビットが「1110」で定義されており、それぞれ区別がつくようになっています。尚、クラスDのアドレスはマルチキャスト用のアドレスです。

サブネットマスク

サブネットとは、1つの組織の中で分けられたネットワークのことです。組織のネットワーク管理者が、サブネットを分ける理由は以下になります。

  • ローカルなトラフィックを他のネットワークから分離する。
  • 地理的に離れたネットワークを分割する。
  • あるネットワーク資源へのアクセスを制限する。

サブネットマスクとは、サブネットの範囲を相手に伝えるための方法で、IPアドレスのビットの中でネットワーク部とサブネット部を「1」、インタフェース部を「0」で表します。

例えば、クラスCのIPアドレスで、サブネット部が2ビットの場合、サブネットマスクは「255.255.255.192」と表します。

サブネット
マスク
11111111
255
11111111
255
11111111
255
11000000
192
ビット構成 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN SSLLLLLL

この例では、各機器に割り当てられるインタフェース部は6ビット(64通り)ですが、この内オール0はネットワークアドレス、オール1はブロードキャストアドレスに割り当てられており使用できません。そのため、割り当てられるIPアドレスの数は最大で62台($=2^{\mbox{ビット数}}-2$)となります。

IPパケット

IPv4のパケット構成は以下になります。

各フィールドの役割りは以下になります。

名称 サイズ 機能
バージョン 4bit プロトコルのバージョンを表す。IPv4では0x0100。
ヘッダ長 4bit IPヘッダ長を4バイトの倍数で表す。最小値は5。
サービスタイプ 8bit IPパケットの優先度などを表すが、現在はほとんど使用されていない。
全長 16bit IPパケット全体の長さをバイト単位で表す。
識別番号 16bit フラグメンテーション(分割)されたIPパケットを識別する。
フラグ 3bit フラグメンテーションで利用される。
フラグメント
オフセット
13bit フラグメント化されたIPパケットの全体の中の位置を8バイトの倍数で表す。
生存時間 8bit IPパケットの生存時間を表す。
プロトコル 8bit 上位層のプロトコル(1:ICMP、6:TCP、17:UDP)を表す。
チェックサム 16bit ヘッダ部分のチェックサムを表す。
送信元IPアドレス 32bit 送信元の機器のIPアドレスを表す。
宛先IPアドレス 32bit 送信先の機器のIPアドレスを表す。
オプション 0~40B IPヘッダの拡張部。
データ部 IPパケットのペイロード。TCPなら最小で20B、UDP/ICMPなら最小で8B。

 

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