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IPv6とは

（最終更新日: 2023/8/1）

「IPv6」とは、IP(Internet Protocol：ネットワークに接続した端末がデータを相手に送るための規約) のバージョン6です。

IPが送信元や宛先を特定するために使う番号を「IPアドレス」といいます。ネットワークでは、宛先のIPアドレスを指定してデータを送信することで、端末間の通信を実現します。その役割から、IPアドレスはネットワーク上の住所ということができます。

現在は、IPのバージョン4「IPv4」が、インターネットで広く利用されています。インターネットの普及によって、IPv4のIPアドレスが枯渇するおそれが出てきたため、IPv6が開発されました。近年、スマートフォンを代表とする携帯端末や、IoTの広がりによってインターネットにつながる機器が爆発的に増えています。このような状況において、すでにIPv4のIPアドレスが枯渇した地域も現れてきており、IPv6への関心が高まっています。

IPv4とIPv6には、どのような違いがあるのでしょうか。それでは、IPv6が誕生するきっかけとなったIPアドレスの数から見ていきましょう。

IPアドレスの数

IPアドレスは、端末を特定する目的で使用するため、1台1台に異なるアドレスが付与されます。
IPアドレスの数は、IPアドレスの長さ(ビット長(*1))で決まります。IPアドレスの数に関して、IPv4とIPv6とで以下のような違いがあります。

	IPアドレスの長さ	IPアドレスの総数	IPアドレスの在庫
IPv4	32ビット長	2の32乗(約43億)	枯渇するおそれがある(*2)
IPv6	128ビット長	2の128乗(約340兆×1兆×1兆)	事実上無限

(*1) 数を2進数で表したときの桁数を「ビット長」といいます。たとえば「8ビット長の数」は、8桁の2進数で表される数(例：10101010) のことです。
(*2) アジア太平洋地域でのIPv4アドレスは、在庫がなくなりつつあります。詳しくはこちらをご覧ください。

IPアドレスは、2進数で表現できます。しかし、0と1が何十個もならんだ数は、なかなか覚えにくいものです。
そのため、IPアドレスには表記ルールが存在します。IPv4とIPv6それぞれの表記を見ていきましょう。

IPアドレスの表記

IPv4：「xxx.xxx.xxx.xxx」形式

8ビットごとに "." で区切り、それぞれを10進数(0～255)で表します。

IPv6：「xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx」形式

16ビットごとに ":" で区切り、それぞれを16進数(0000～ffff)で表します。

1つの ":" で区切られたフィールドが "0" で始まる場合、先頭から連続する "0" は省略できます。

すべて0のフィールドが連続する箇所は、 "::" として省略できます。
ただし、省略できるのは1箇所だけです。

最後に、IPで使われている主なインターネット接続方式を見ていきます。
IPv4とIPv6では、単に接続する方法が違うというだけでなく、通信速度にも違いが出てくることに注目してください。

インターネット接続方式

以降、NTTのフレッツ網を使用する前提で説明します。

主なインターネット接続方式として、「PPPoE」と「IPoE」があります。これら2つの接続方式について紹介します。
IPv4では、PPPoEだけを利用できます。一方、IPv6では、PPPoEとIPoEの両方を利用できます。

PPPoE

PPPoE(Point-to-Point Protocol over Ethernet)は、PPP(Point-to-Point Protocol)という規約をLANの規格であるイーサネットに適用したものです。

PPPは、もともと電話回線などを使用したインターネット接続で利用されていた規約であり、ユーザー認証やIPアドレスの付与などの機能があります。インターネットに接続するユーザーは、プロバイダーと契約したときに通知されたユーザーIDとパスワードを使って、PPPの認証を行います。

PPPoEを使用する場合、ユーザーは、網終端装置を経てインターネットへ接続します。プロバイダーを経由してインターネットに接続するユーザーが多い場合、網終端装置が混み合うことがあります。このような網終端装置の混雑が、インターネットが遅いと感じる原因のひとつです。

IPoE

IPoE(Internet Protocol over Ethernet)は、IPをイーサネットで使用する方式です。PPPoEのようなユーザー認証はありません。

IPoEの最大の特徴は、直接インターネットへアクセスできることです。網終端装置を経由しないため、PPPoEと比較すると、理論上、通信速度は速くなります。

IPoEによるインターネット接続は、IPv6でだけ利用できます。IPv6に対応していないサーバーへはアクセスできません。しかし、現在はIPv4からIPv6へ移行する過渡期であるため、まだIPv6に対応していないサーバーも一定数存在します。この問題を解決する手段として、「IPv4 over IPv6」という技術があります。後ほど詳しく紹介します。

• メリット
  
  • IPoE方式でインターネットに接続すると、IPv4よりスムーズに通信できます。
  • IPマスカレード(NAPT)を使わずに、すべての端末がインターネットへアクセスできます。(*)
• デメリット
  
  • すでにIPv4によるネットワークを構築している場合、IPv6によるネットワークを構築するには、最初からネットワークを構築し直す必要があります。
  • IPv4だけに対応しているサーバー(サイト)には、アクセスできません。

(*)「IPマスカレード(NAPT)」とは、IPアドレスを節約することができる技術です。IPv6では、IPアドレスの数が理論上無限であるため、IPマスカレードを使う必要がありません。ただしIPマスカレードは、セキュリティーの面でも一定の役割を果たしています。そのため、IPv6でIPマスカレードを使わない場合は、ファイアウォールを適切に設定する必要があります。

IPv4とIPv6は、互換性のない異なる技術で成り立っています。そのため、たとえばIPv4の接続を待ち受けているWebサーバーに対して、IPv6では接続できません。
ただし、WebサーバーがIPv4とIPv6の両方に対応している場合は、IPv4でもIPv6でも接続できます。このように、単一の機器にIPv4とIPv6を共存させることを「デュアルスタック」といいます。

PCがIPv4とIPv6の両方に対応している場合、IPv6に対応したサーバーに対して、IPv6を使用してアクセスします。一方で、IPv4だけに対応したサーバーは、IPv4でアクセスしますので、アクセスが遅いと感じるかもしれません。それを解決するのが、先ほど紹介した「IPv4 over IPv6」です。

「IPv4 over IPv6」とは、IPv4パケット(*)をIPv6で包んで送信する技術です。送信するデータをIPv6で包むことで、IPoE方式のインターネット接続を利用できるようになります。IPv4 over IPv6を利用した場合、VNEとよばれる回線接続業者が、包んでいたIPv6の情報を外し、IPv4パケットとしてサーバーに転送します。この技術を使えば、IPv4だけに対応したサーバーへも、高速な通信が期待できるIPoE方式で接続できます。
IPv6対応サーバーにはIPv6で接続し、IPv4対応サーバーにはIPv4 over IPv6で接続する技術は、「MAP-E (Mapping of Address and Port Encapsulation)」、「DS-Lite (Dual-Stack Lite)」などがあります。

(*) IPを用いて送信するデータを「パケット」といいます。

IPv4 over IPv6

• IPv6とは、IPというプロトコル(規約)のバージョン6です。
• IPv4では、IPアドレスの数が約43億個であり、枯渇するおそれがあります。一方、IPv6では、IPアドレスの数が約340兆×1兆×1兆個であり、事実上無限です。
• IPv4とIPv6とで、IPアドレスの表記が異なります。IPv4では、IPアドレスを8ビットごとに "." で区切り、それぞれを10進数で表します。一方、IPv6では、16ビットごとに ":" で区切り、それぞれを16進数で表します。
• 主なインターネット接続方式として、PPPoEとIPoEがあります。IPv4では、PPPoEだけを利用できます。一方、IPv6では、PPPoEとIPoEの両方を利用できます。
• PPPoEでは、網終端装置の混雑により、通信速度が低下することがあります。一方、IPoEでは、網終端装置を経由しないため、理論上、通信速度は速くなります。
• IPv4とIPv6を共存させることができます。共存させるための技術として、単一の機器にIPv4とIPv6を共存させる「デュアルスタック」や、IPv4パケットをIPv6で包んで送信する「IPv4 over IPv6」があります。

長年利用されてきたIPv4を捨てて、いきなりIPv6に移行することはできません。
IPv4からIPv6へ移行する過渡期においては、IPv4を利用するサーバーへの接続を維持しつつ、IPv6にも対応していく方法が求められます。

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