ＩＰアドレス

グローバルＩＰアドレスとプライベートＩＰアドレス

ＩＰアドレスは，グローバルＩＰアドレスとプライベートＩＰアドレスに区分されます。グローバルＩＰアドレスは外線電話番号，プライベートＩＰアドレスは内線番号のようなものです。

グローバルＩＰアドレス

インターネットに接続しているホストのＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスといいます。グローバルＩＰアドレスは世界中で一意でなければなりません。
　そのために，ＩＰアドレスの管理は体系的に行われています。国際的に全体の管理をしているのがＩＣＡＮＮ（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）です。その下に地域別の管理組織があり，アジア・太平洋地域ではＡＰＮＩＣ（Asia Pacific Network Information Centre）が管理しています。さらに各国の組織があり，日本ではＪＰＮＩＣ（Japan Network Information Center：（社）日本ネットワークインフォメーションセンター）が管理しています。そして，ＪＰＮＩＣは，ＩＰアドレスを管理するいくつかの事業者を指定しています。
　このような体系により，ＩＣＡＮＮから指定事業者までにＩＰアドレスが割り振られ，指定事業者は利用企業にＩＰアドレスを割り当てます。なお，ＩＰアドレス管理組織間での分配を「割り振り」，管理組織から利用者への配分を「割り当て」といいます。

プライベートＩＰアドレス

Ａ社内のＬＡＮ，Ｂ社内のＬＡＮなどの中でだけに閉じており，インターネットと直接に接続していないならば，Ａ社ＬＡＮ内のホストとＢ社ＬＡＮ内のホストならば互いに同じＩＰアドレスを用いても混乱することはありません。そのようなＩＰアドレスをプライベートＩＰアドレスといいます。グローバルＩＰアドレスは外線の電話番号，プライベートＩＰアドレスは内線番号のようなものだと理解すればよいでしょう。

グローバルＩＰアドレスとプライベートＩＰアドレスが混乱しないようにルールがあります。次の範囲がプライベートＩＰアドレスに指定されています。

　　　プライベートＩＰアドレス用のＩＰアドレス
　　　　　　10.0.0.0～10.255.255.255
　　　　　　172.16.0.0～172.31.255.255
　　　　　　192.168.255.255

グローバルＩＰアドレスは，ＩＰアドレスを管理する団体から割り当てられるので，企業の自由にはなりませんが，プライベートＩＰアドレスは上の範囲で企業が自由に割り当てることができます。

プライベートＩＰアドレスは，一つのＩＰアドレスを複数のホストで用いることにより，ＩＰアドレスの枯渇を防ぐために効果的な手段ですが，それ以外にも，ＬＡＮ内部でのＩＰアドレス管理が容易になること，外部から特定のコンピュータが特定できないので，セキュリティ対策にも有効であることなどの利点があります。

ＩＰアドレスの変換

当然ながら，ＬＡＮの内部にあるコンピュータでもインターネットが使えます。それは，一時的にプライベートＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスに変換しているからです。その代表的な技術に，ＮＡＴとＮＡＰＴ（ＩＰマスカレード）があります。

ＮＡＴ（Network Address Translation）

他のホストで用いていない予備のグローバルＩＰアドレスをいくつか持っているとします。ＮＡＴでは，ＬＡＮ内のホストからの電文をルータが受け取ると，電文のＩＰヘッダに含まれる送信元（始点）ＩＰアドレス（プライベートＩＰアドレス）を予備のグローバルＩＰアドレスに書換えて送信します。そのとき，ルータはプライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスの対応表を保持しておき，受信時に外部から来た電文の送信先（終点）グローバルＩＰアドレスをプライベートＩＰアドレスに変換して，ＬＡＮ内のホストに送ります。そして，一定時間利用されなくなると，その対応表を削除することにより，そのグローバルＩＰアドレスを他のＬＡＮ内ホストからの利用のために待機させます。このしくみにより，予備のグローバルＩＰアドレスの数だけ同時にインターネットに接続することができます。

ＮＡＰＴ（Network Address and Port Translation）

ＩＰマスカレード（IP masquerade）ともいいます。ＮＡＰＴでは，ルータは，プライベートＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスに変換するとともに，特定のポート番号を設定して送信します。そして，グローバルＩＰアドレスとそのポート番号の組合せを一つのプライベートＩＰアドレスに対応づけます。これにより，ＮＡＰＴでは，一つのグローバルＩＰアドレスを複数のプライベートＩＰアドレスに対応づけることができるのです。

ＩＰアドレスの構造

以下，例示ではプライベートＩＰアドレスを用いていますが，特別な理由はありません。必要に応じて適宜グローバルＩＰアドレスの番号と置き換えて理解してください。

ネットワーク部とホスト部

ある組織に複数のＩＰアドレスを割り当てるとき，その番号を連番で割り当てるほうが管理が容易です。また，インターネットはネットワークのネットワークだといわれます。前者のネットワークのことをサブネットワークといいます。すなわち，ＩＰアドレスは，サブネットワークごとに連番で割り付けられています。

　ＩＰアドレスは，その前半をネットワーク部，後半をホスト部といいます。

　　　　　　 172. 16. 10. 12
　　　　10101100 00010000 00001010 00001110
　　　　|------------------------| |------|
　　　　　　　ネットワーク部　　　　ホスト部

　すなわち，この場合では，この組織（ネットワーク）に，
　　　　　　172.16.10.0～172.16.10.255
の範囲のＩＰアドレスを与えたことになります。

ネットワークアドレスとブロードキャストアドレス

与えられたＩＰアドレス群の先頭のものはネットワークアドレス，最後のものはブロードキャストアドレスという特殊なＩＰアドレスで，ホストに割り付けることはできません。上の場合，ホストに割り付けられるＩＰアドレスは，
　　　　　　172.16.10.1～172.16.10.254
の２５４（＝２^８－２）個になります。

ネットワークアドレスとは，そのサブネットワーク全体を表すＩＰアドレスです。ホスト部をすべて０にしたもの，すなわち与えられたＩＰアドレス群の先頭のものです。

　　　　　　 172. 16. 10. 0
　　　　10101100 00010000 00001010 00000000
　　　　|------------------------| |------|
　　　　　　　ネットワーク部　　　　ホスト部

ブロードキャストアドレスとは，そのサブネットワークにある全ホストに一斉送信（ブロードキャスト。これに対して一つのＩＰアドレスを持つホストへの送信をユニキャストといいます）をするためのＩＰアドレスです。ホスト部をすべて１にしたもの，すなわち与えられたＩＰアドレス群の最後のものです。

　　　　　　 172. 16. 10. 255
　　　　10101100 00010000 00001010 11111111
　　　　|------------------------| |------|
　　　　　　　ネットワーク部　　　　ホスト部

これらの関係は，プライベートＩＰアドレスでも同様ですし，後述するクラスレスの場合も同じです。

クラス

未だインターネット利用者が少ないときは，ＩＰアドレスを８ビット（１バイト）ごとに区切ってクラス分けして割り当てていました。

　　　区分　　　ネットワーク部　　　　　　　ホスト部
　　　クラスＡ　０から始める８ビット　　　　２４ビット
　　　クラスＢ　１０から始まる１６ビット　　１６ビット
　　　クラスＣ　１１０から始まる２４ビット　　８ビット

なお，１１１０を先頭にするＩＰアドレスをクラスＤといい，マルチキャスト用に割り付けられ，１１１１０を先頭にするクラスＥは将来の実験用として未使用になっています。

しかしこれでは，クラスＡでは２^２４＝16,777,216個のＩＰアドレスを与えることになり，２^７＝１２８の組織で，全ＩＰアドレスの半分を占有することになります。最も小規模なクラスＣでも，２^８＝２５６個のＩＰアドレスがあり，ネットワークアドレスとブロードキャストアドレスを除いた２５４個のホストがインターネットに直接に接続できるほどの規模になります。これでは効率的なＩＰアドレスの配分ができず，配分される組織の数が限定されてしまいます。

クラスレスとサブネットマスク

それを解決するのがクラスレスの考えかたです。これは，ネットワーク部とホスト部の境界を任意にしたものです。そして，どこまでがネットワーク部なのかを示すためにサブネットマスクを設定します。サブネットマスクはネットワーク部を１にしてホスト部をすべて０にしたものです。

例えば，ネットワーク部を２６ビット，ホスト部を６ビット（６４個のＩＰアドレス）
　　　　　　172.16.10.64～172.16.10.127
を与えたときは，次のようになります。

　先頭のＩＰアドレス（ネットワークアドレス）
　　　　　　 172. 16. 10. 64
　　　　10101100 00010000 00001010 01000000
　　　　|---------------------------||----|
　　　　　　　　　ネットワーク部　　　ホスト部

　最後のＩＰアドレス（ブロードキャストアドレス）
　　　　　　 172. 16. 10. 127
　　　　10101100 00010000 00001010 01111111
　　　　|---------------------------||----|
　　　　　　　　　ネットワーク部　　　ホスト部

　サブネットマスク
　　　　　　 255. 255. 255. 192
　　　　11111111 11111111 11111111 11000000
　　　　|---------------------------||----|
　　　　　　　　　ネットワーク部　　　ホスト部

なお，サブネットワークのＩＰアドレスとサブネットマスクを，
　　　　172.16.10.64/26
のように，「ネットワークアドレス／ネットワーク部のビット数」の形式で簡略に示します。

サブネットワークの分割とＣＩＤＲ（Classless Inter-Domain Routing）

与えられたＩＰアドレス群をサブネットクラスにより，さらに分割することができます。例えば上のサブネットワークではネットワーク部が２６ビット，ホスト部が６ビットでしたが，それをネットワークを２８ビット，ホスト部を４ビット（１６個のＩＰアドレス）に細分化することができます。

　サブネットマスクを
　　　　　　 255.     255.     255.     240
　　　　11111111 11111111 11111111 11110000
　　　　<----------------------------><--->
　　　　　　　　　ネットワーク部　　　ホスト部
とすれば，
　　　サブネットワークＡ　　172.16.10.64～172.16.10.79
　　　サブネットワークＢ　　172.16.10.80～172.16.10.95
　　　　　　：　　　　　　　　　　　　　：
　　　サブネットワークＤ　　172.16.10.112～172.16.10.127
のように分割できます。

このように分割すれば，一つのサブネットワークに含むホスト数が少なくなりますが，きめの細かいルーティングをすることができます。しかし，経路情報が細分化するので効率は下がります。

ＣＩＤＲはサイダーと読みます。クラスレスの方式に対応したルーティングの仕組みです。サブネットマスクを調整して細分化したりまとめたりする機能を持っています。