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 IPv6はIPv4で明らかになった課題を解決するために開発された。ここではIPv4とIPv6の主な違いを解説する。

膨大なアドレス数

 IPv6とIPv4の最大の違いは、アドレスの長さだ(図2-1)。もともとIPv6はIPv4アドレスが枯渇するという懸念から開発された。

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図2-1●IPv4とIPv6のヘッダー情報の比較
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図2-1●IPv4とIPv6のヘッダー情報の比較
最大の違いはIPアドレスの長さだが、他にもIPv6では標準のヘッダー情報を減らし、簡素化したという特徴がある。

 IPv4アドレスの長さは32ビットなので、その個数は2の32乗、つまり約43億個になる。これに対しIPv6アドレスの長さは4倍の128ビット。その個数は2の128乗になり、約340澗(かん)という見慣れない単位で表される。澗とは100京×100京という膨大な数を表す単位だ。

シンプルになったヘッダー

 IPv6とIPv4には、アドレス以外にも違いがある。

 IPv6ではヘッダーフィールドに標準で格納する情報を減らし、簡素化した。IPv4ではアドレスフィールド以外には10個のフィールドを定義している。IPv6では6個に減らした。

 重要な役割を果たすフィールドはIPv6にもそのまま引き継がれた。ただし名称や定義が変更されているものもある。例えばIPv4の「TTL」はIPv6で「ホップリミット」となった。

 一方、様々な機能を柔軟に追加するため、「拡張ヘッダー」を規定した。これは標準のヘッダーフィールドではなく、データ部に追加していく。例えば、IPsecを使うための情報を格納する認証ヘッダー(AH)などは拡張ヘッダーに入れる。

IPv6はプレフィックスの長さが固定

 IPv4アドレスとIPv6アドレスには、長さ以外にも構造や運用方法に違いがある。

 IPv4アドレスはネットワークを示すネットワーク部(プレフィックス)と、そこに所属するホスト(コンピューター)を示すホスト部の2つで構成されている(図2-2)。それぞれ可変長で、合わせて32ビットになるように設計する。ネットワーク部の長さを示す「サブネットマスク」と併せて使う。

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図2-2●IPアドレスの構造の比較
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図2-2●IPアドレスの構造の比較
IPv4とIPv6のいずれも、前の部分はネットワークを、後ろの部分はホストを示す点は共通している。

 一方のIPv6アドレスは、前半の「プレフィックス」がネットワークを示し、後半の「インターフェースID」がネットワークに所属するホストを示す。役割はIPv4アドレスと同じだが、基本的にそれぞれ64ビット長と固定である点が異なる。ただし、インターネットレジストリやISPがもっと広い範囲のアドレスを配布する場面では、プレフィックスは64ビットより短くなる。

IPv6はNATを使わない

 プライベートアドレスとグローバルアドレスの使い方も、IPv4とIPv6は大きく異なる(図2-3)。

図2-3●プライベートネットワークからインターネットにアクセスする方法の違い
図2-3●プライベートネットワークからインターネットにアクセスする方法の違い
IPv6の場合、プライベートネットワーク内でもグローバルネットワーク(インターネット)で使えるアドレスが割り当てられるため、NATは使わない。なおIPv4のNATはNAPTを使う場合がほとんどだ。
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 IPv4では、インターネット上の通信にはグローバルアドレスを使う。これはICANNや各地域・国のインターネットレジストリが重複しないように割り振りを管理している。一方、家庭や企業などのLAN内ではプライベートアドレスを使う。これは異なるネットワークなら重複してもよい。

 プライベートネットワークからインターネットにアクセスするには、プライベートアドレスをグローバルアドレスに変換する必要がある。この仕組みが「NAT」である。ほとんどのケースでは、NATの一種である「NAPT」が使われている。異なるポート番号を利用し、プライベートアドレスを持った複数の端末で1個のグローバルアドレスを共用する技術だ。

 これに対しIPv6では、LANからインターネットへの通信にもLAN内の通信にも、共通の「グローバルユニキャストアドレス」を使う。このためIPv6では基本的にNATを使わない。

 NATはインターネットからプライベートネットワークを隠蔽するため、セキュリティーを高める効果があるとの主張がある。IPv6はNATを使わないので、フィルタリングなどの機能でセキュリティーを担保する必要がある。