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IPアドレスとポート番号について
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IPアドレスとは
IPアドレス (Internet Protocol Address)は、コンピューターネットワーク上のデバイスが識別され、相互に通信するための一意の識別子です。IPアドレスは、IPv4 (Internet Protocol version 4)またはIPv6 (Internet Protocol version 6)のいずれかで表されます。
インターネットにおいて、IPアドレスは世界でたった1つだけであり、いわばIPアドレルは世界中で利用できる「住所」のようなものです。コンピュータに割り当てられた「住所」を指定することで、インターネット上の特定のコンピュータへ接続できます。
グローバルIPアドレスとは
グローバルIPアドレスは、インターネット上で一意で識別可能なIPアドレスです。これは、グローバルなインターネット上で通信するデバイスやネットワークを特定するために使用されます。
一方、プライベートIPアドレスは、特定のローカルネットワーク内で利用されますが、インターネット上で直接通信するためにはグローバルIPアドレスが必要です。
主な特徴や用途について以下に述べます。
グローバルIPアドレスはインターネット通信の際に利用されます。インターネットにおいて一意である必要があるため、グローバルIPアドレスは自由に利用できません。
一意性とグローバルな可用性
グローバルIPアドレスは、インターネット上で一意であり、他のデバイスと区別するために使用されます。これにより、世界中の異なるデバイスやネットワークが通信できるようになります。
通信の特定
グローバルIPアドレスは、通信の発信者や宛先を特定するために使用されます。これは、データがどのデバイスに送信されるべきか、またどのデバイスから送信されたのかを区別するのに役立ちます。
IPv4とIPv6
グローバルIPアドレスは、IPv4およびIPv6の両方で使用されます。IPv4アドレスの枯渇問題を解決するために、IPv6が導入されつつあり、より大きなアドレス空間を提供しています。
インターネットサービスの提供
ウェブサーバーやメールサーバー、オンラインゲームサーバーなど、インターネット上でサービスを提供するためには、グローバルIPアドレスが必要です。これにより、ユーザーがインターネットを通じてこれらのサービスにアクセスできます。
ISP (Internet Service Provider)からの割り当て
通常、インターネットサービスプロバイダー (ISP)は、顧客に対してグローバルIPアドレスを割り当てます。これにより、ISPが提供するネットワークを介してインターネットに接続されたデバイスが通信できます。
グローバルIPアドレスは、ネットワーク上での正確な通信やサービス提供のために不可欠であり、インターネットの基盤を支えています。
プライベートIPアドレスとは
プライベートIPアドレスは、インターネット上で一意でない、つまりグローバルにルーティングされないIPアドレスの範囲を指します。これらのアドレスは、主にローカルネットワーク内のデバイスやネットワーク機器に割り当てられ、インターネット上で直接到達することはできません。プライベートIPアドレスを使用することで、グローバルIPアドレスの枯渇問題を緩和し、ネットワーク内でのアドレスの再利用を容易にします。
主なプライベートIPアドレス範囲には以下があります。
自宅や社内といったLAN内での通信の際に利用されます。
IPv4のプライベートIPアドレス範囲
- Class A: 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
- Class B: 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255
- Class C: 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255
IPv6のプライベートIPアドレス範囲
IPv6では、特定のプレフィックスがプライベートとして指定されており、グローバルIPアドレスと区別されます。例えば、fc00::/7やfd00::/8などがプライベートアドレスとして使用されます。
主な特徴や用途について以下に述べます。
アドレスの再利用
プライベートIPアドレスは、ネットワーク内で自由に割り当てることができるため、アドレスの再利用が容易です。これにより、グローバルIPアドレスの節約が可能です。
セキュリティ
プライベートIPアドレスは、インターネット上で直接到達できないため、ローカルネットワーク内のデバイスを外部から保護する役割を果たします。ネットワークアドレス変換 (NAT)を使用して、ローカルネットワーク内のデバイスが単一のグローバルIPアドレスを共有することもあります。
ネットワーク内通信
プライベートIPアドレスは、ローカルネットワーク内での通信に使用されます。これにより、ローカルネットワーク内のデバイスが直接通信でき、外部のインターネット上のデバイスにはグローバルIPアドレスを経由してアクセスできます。
RFC 1918
プライベートIPアドレスの使用に関連する標準は、RFC 1918として知られています。これは、プライベートIPアドレスの範囲と使用方法を定義しています。
プライベートIPアドレスは、ネットワーク内での柔軟で効率的なアドレス管理を可能にし、同時にセキュリティ上の利点も提供します。
IPv4とIPv6について
IPv4
- IPv4は32ビットのアドレス空間を使用しています。
- 通常、4つの8ビットブロック (オクテット)に分かれて表現されます。例えば、192.168.0.1のようにドットで区切られた4つの数字があります。
- IPv4アドレスの利用可能な総数は約43億個ですが、インターネットの成長に伴い枯渇が進んでいます。
IPv6
- IPv6は128ビットのアドレス空間を使用しています。
- 通常、8つの16ビットブロックに分かれて表現されます。例えば、2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334のようにコロンで区切られた16進数があります。
- IPv6のアドレス空間は非常に大きく、IPv4の枯渇問題を解決するために導入されました。
IPアドレスは、ネットワーク上のデバイスを一意に識別するために使用されます。これにより、データが正確に送受信され、通信が確立されます。また、IPアドレスはネットワーク内のデバイスが相互に通信するための経路の特定にも使用されます。デバイスがインターネットに接続する場合、ISP (Internet Service Provider)から割り当てられた一意のIPアドレスが使用されます。同じネットワーク内のデバイスは、一般的に同じネットワークアドレスを持ち、異なるサブネット内のデバイスは異なるネットワークアドレスを持ちます。
ポート番号とは
ポート番号は、コンピューターネットワーク上でプロセスやサービスを一意に識別するための番号です。TCPやUDPのトランスポートプロトコルが通信を確立する際に、データがどのプロセスやサービスに送信されるかを特定するのに使われます。各ポート番号は0から65535までの範囲で指定され、一部は特定の用途に予約されています。
主なポート番号の分類
Well-Known Ports (0-1023)
0から1023のポート番号は、Well-Known Portsと呼ばれ、一般的なサービスやプロトコルに割り当てられています。例えば、HTTPのポート番号80、HTTPSのポート番号443、FTPのポート番号21などが含まれます。
Registered Ports (1024-49151)
1024から49151のポート番号は、Registered Portsと呼ばれ、登録されたサービスやアプリケーションに割り当てられます。これらは一般的な用途のポートですが、Well-Known Portsほど広く使われていません。
Dynamic or Private Ports (49152-65535)
49152から65535のポート番号は、Dynamic PortsまたはPrivate Portsと呼ばれ、クライアントアプリケーションが動的に使用するために予約されています。通常、クライアントが一時的に使用するポートがここに含まれます。
ポート番号は、IPアドレスと組み合わさって特定のサービスやプロセスを識別します。例えば、ウェブブラウジングは一般的にHTTPのポート80を使用し、セキュアなウェブブラウジングはHTTPSのポート443を使用します。ネットワーク通信において、正確なポート番号の指定が通信が適切に行われるために重要です。