IPアドレス：意味、種類、仕組みなど

インターネット上のすべてのデバイスは IP アドレスで動作するため、IP アドレスとは何か、IP アドレスで何ができて何ができないかを知ることが重要です。

IPアドレスとは？

IP アドレスまたはインターネット プロトコル アドレスは、インターネットに接続され、インターネット プロトコルを使用して他のコンピューターと通信するコンピューティング デバイスに割り当てられる 127.0.0.1 などの数値ラベルです。

インターネット プロトコルは、インターネットを構成するコンピュータとネットワーク ルーター間で情報を中継するための標準です。 インターネット プロトコルと IP アドレス システムがなければ、今日ご存じのようなインターネットは存在しなかったでしょう。

この投稿では、IP アドレスを詳しく調べて、そのアーキテクチャと特性をさらに明らかにし、IP アドレスを最大限に活用できるようにします。

IPv4 またはインターネット プロトコル バージョン 4 は、1982 年に SATNET で、1983 年に ARPANET で最初に開始されました。 現在のインターネット トラフィックのほとんどを処理しているのは同じプロトコルです。

インターネット上の通信を高速かつ効率的にするために、インターネット プロトコル バージョン 4 (IPv4) には、電話番号のような数値識別子を各コンピューターに与えるインターネット プロトコル (IP) アドレス システムが含まれています。 これにより、インターネット上のすべてのコンピューターは、IP アドレスを知っている限り、他のコンピューターと接続できます。

127.0.0.1 は、IP アドレスの典型的な例です。 ただし、これはコンピューターのループバック インターフェイスで使用するために自動的に予約されます。ループバック インターフェイスは、同じデバイス内のすべてのデータ ルーティングを処理する仮想ネットワークです。 同じコンピューターまたはモバイル デバイス上のすべてのネットワーク サービスにアクセスするためのアドレスです。

したがって、ラップトップまたは Android デバイスで Web サーバーを実行する場合、たとえば、Apache Web サーバーは 127.0.0.1:80 で受信接続をリッスンします。 :80 はポート 80 を表し、127.0.0.1 は同じデバイスまたはホーム ネットワークまたはlocalhostを表します。

(以下の IP アドレスとポートを参照してください)

IPv4 アドレスの範囲は 0.0.0.0 から 255.255.255.255 です。 IPv6 と呼ばれる 2 番目のタイプのアドレスは、IPv4 よりも高度ですが、残念ながらそれほど広く使用されていません。

IPv4 対 IPv6

IPv4 またはインターネット プロトコル バージョン 4 は、古くて最も広く使用されているインターネットのアドレス指定システムです。 4 オクテットに配置された 32 ビットのアドレッシング システムを使用します。 ここでのオクテットは、最大値が 2 進数で 11111111、10 進数で単純に 255 の 8 ビットのグループです。

IPv4 アドレスは、人間が読みやすいように 10 進形式で記述されています。 それ以外の場合、10 進数で 255.255.255.255 の最大アドレス値は、2 進数で 11111111.11111111.11111111.11111111 になります。 一緒に働くのは苦痛です。

合計で、IPv4 アドレッシング システムは最大約 40 億の一意のアドレスを許可します。これは多くのように思えるかもしれませんが、毎年オンラインになる IoT デバイスの量を考えるとそれほど多くはありません。 さらに、下の表から推測できるように、クラスに細分されます。

表 1. IPv4 インターネット アドレス範囲

一方、IPv6 は 128 ビットのアドレッシング システムで、最大 3.4 x 10 ³⁸デバイスをサポートします。 これは、3.4 に 38 個のゼロを掛けたものです。これは、世界中のすべてのコンピューター、タブレット、モバイル、IoT デバイス、およびドローンに、何度も IP アドレスを提供するのに十分なアドレスです。

一般的な IPv6 アドレスは、コロンで区切られた 4 つの 16 進数の 8 つのグループで表されます。 したがって、IPv6 アドレスの例は次のようになります。

1aa1:0db8:02fa:0bc3:0000:8a2e:0730:7345

IPアドレスの種類

IP アドレスには、動的、静的、プライベート、およびパブリックの 4 つの主要なタイプがあります。 ただし、多くの使用状況により、さまざまな IP 関連のラベルが作成されています。 したがって、以下は最も一般的な IP アドレスの種類とその意味です。

1.動的IPアドレス

現在、ほとんどのインターネット サービス プロバイダーは動的 IP アドレスを提供しています。 このシステムは、DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) サーバーを使用して、デバイスがプロバイダー ネットワークにログオンするたびに新しい IP アドレスをデバイスに割り当てます。 そして、この IP はブラウジング セッションが終了するまで続くことがよくあります。

2. 静的 IP アドレス

特定のデバイスに割り当てられ、変更されない特定のアドレス。 ネットワーク管理者が変更するまで、インターネット上でそのデバイスを認識するために使用されます。

3. プライベート IP アドレス

このタイプのアドレスは、ホーム ネットワークやオフィス ネットワークなどの閉じたネットワーク内にあるデバイスを識別するために使用されます。 プライベート IP を持つデバイスは、インターネット上の他のコンピューターからアクセスできません。

4. パブリック IP アドレス

これは、インターネットに接続されているデバイスに割り当てられるアドレスです。 他のコンピュータは、世界中のどこからでも接続できます。

5.共有IPアドレス

名前が示すように、これは複数のオンライン サービスで共有される IP アドレスです。 安価なホスティング サービスは、多くの Web サイトを 1 つの共有 IP アドレスにまとめ、データをその中の異なるドメインに自動的にルーティングすることがよくあります。

6.専用IP

複数のドメインが同じ IP を使用する共有 IP アドレスとは異なり、専用 IP アドレスは単一のドメイン名を指します。 専用 IP アドレスは、多くの場合、深刻なビジネスを示しています。

7.ブロードキャストIPアドレス

これは、ネットワーク上のすべてのユーザーにメッセージを送信するために使用されるアドレスです。 IPv4 でのみ使用でき、IPv6 では使用できません。

8. マルチキャスト IP アドレス

これは、ネットワーク上のデバイスのグループが一度にメッセージを受信できるアドレスです。 すべてのホストのブロードキャスト アドレスとは異なり、関係のあるデバイスのみがマルチキャスト データを受信し、送信者はデータを 1 回送信するだけで済みます。 マルチキャスト IP は、音楽やビデオのストリーミングによく使用されます。

IP アドレスの仕組み

IP アドレスは、そのサイズに応じてネットワークに割り当てられます。 たとえば、次のアドレス範囲を考えてみましょう。

212.0.0.1 から 212.255.255.255 まで

XYZ Incorporated というネットワークに割り当てられる可能性があります。 さらに、XYZ Inc. はネットワーク ユーザー間で IP アドレスを分割できるようになりました。また、使用可能な IP アドレスよりも多くのユーザーがいる場合は、DHCP サーバーを使用して動的 IP 割り当てシステムを実装できます。

これで、インターネット デバイスがその範囲内の番号への接続を要求するたびに、インターネット プロトコルに従ってデータ転送が実行されます。 ここで、各通信は、ヘッダーとペイロードを含むデータのパケットに分割されます。

各インターネット プロトコル送信パッケージのヘッダー部分には、宛先 IP アドレスと送信元 IP アドレスが含まれます。 ペイロード部分は、ネットワークによって送信される実際のデータです。 インターネット プロトコルは、各ネットワーク ノードが受信したデータを最も近い最適なノードに転送し続けるように設計されています。

また、XYZ Inc. のデータ センターの物理的な場所がわかっているため、データは最終的にルーターを経由してそこに到達します。 次に、XYZ Inc. は、受信者として指定された特定のユーザーの場所にデータをさらにルーティングする必要があります。

IP アドレスとドメイン名

ほとんどの Web サイトは IP アドレスを宣伝しておらず、TargetTrend.com、Google.com、Twitter.com などのドメイン名を宣伝していることに気付いたはずです。

その理由は、新しい通信層がインターネット プロトコル上に構築され、World Wide Web と呼ばれたためです。 インターネットのこの部分では、ハイパーテキスト転送プロトコル (HTTP)、ファイル転送プロトコル (FTP)、およびその他のプロトコルを使用して、インターネット プロトコルをトランスポート ベースとして、インターネット上でのドキュメントの転送を容易にします。

また、ドメイン名システムも含まれているため、ドメインを入力するだけで、バックグラウンドで実行されているプロトコルが残りを処理します.

たとえば、ブラウザに Twitter.com と入力すると、コンピュータはまずローカル キャッシュを調べて、Twitter の IP アドレスの最新のコピーがあるかどうかを確認します。 もしそうなら、それはそれを使用します。 そうでない場合は、ISP または選択したドメイン ネーム システム (DNS) サーバーに要求を送信します。

DNS サーバー システムは、ルート ネーム サーバーおよびトップレベル ドメイン (TLD) ネーム サーバーと連携して、すべてのドメイン名を IP アドレスに解決します。 TLD ネーム サーバーは、.com、.org、.ru、.co.uk などの各トップレベル ドメインを担当することに注意してください。

IP アドレスとポート

IP 番号に付属するもう 1 つの通信システムは、通信ポートです。 USB ポートやシリアル ポートなどの物理的なコンピュータ ポートと同様に、ソフトウェア ポートは通信用であり、IP 番号の拡張として使用されます。

個人用アプリケーションの開発には任意のポート番号を開いて使用できますが、通常、ポート番号は特定のサービスに割り当てられます。 たとえば、ポート 80 は HTTP 用、ポート 22 は Telnet 用、ポート 25 は SMPT 電子メール用です。

したがって、http://localhost/index.html で Web サーバーに接続すると、Web クライアントまたはブラウザーは HTTP 要求を 127.0.0.1:80 に送信します。 また、Simple Mail Transfer Protocol (SMPT) を介してローカル ネットワーク上のメール サーバーに接続すると、メール クライアントは 127.0.0.1:25 に要求を送信します。

最も人気のあるポートとその番号のリストを次に示します。

表 2. 一般的なインターネット プロトコル通信ポート

よくある質問

ここでは、IP アドレスに関してよく寄せられる質問をいくつか紹介します。

結論

IP アドレスとその仕組みに関するこの投稿の要約で、IP アドレスはネットワーク上のデバイスの単なる数値識別子であることがわかりました。

インターネット プロトコルとその関連技術は膨大です。 したがって、それらを何に使用し、どのように行うかは、すべてあなたとあなたが何をしているかに依存します.