第1回 なぜキャリア・グレードNATが必要なの？

　1990年代に国内で商用インターネットが開始された頃から，「IPv4アドレスがいつかは枯渇する」という問題が指摘されていました。こうした問題への対処策として，IPアドレス・ブロックを細分化して利用するCIDR（classless inter-domain routing）や，単一のグローバルIPv4アドレスを複数のプライベートIPv4アドレスで利用するNAPT（network address port translation）が古くから使われてきました。当時を振り返ると，若干の錯綜（さくそう）はありましたが安定したインターネットを形成する基礎要素になったと記憶しています。

　それから10年以上が経過したいま，インターネット・ユーザーは大幅に増えました。2008年9月末時点で，総務省が集計する国内のブロードバンド・サービスなどの契約数は2976万です。そして加入者数は，現在も年間で数パーセントの割合で増加し続けています。

　ユーザーが増えれば，使われるIPアドレスの数も増えます。その結果，いよいよIPv4アドレス割当領域が減少してきています。これがIPv4アドレス枯渇問題の背景にあるのです。

　IPアドレスがどの程度まで枯渇しているかを表す指標として，アジア・太平洋地域におけるIPアドレスの管理団体APNIC（Asia Pacific Network Information Centre）でチーフ・サイエンティストをつとめるジェフ・ヒューストン氏が同氏の個人Webサイトで公開しているリポートがよく使われます（図1）。これによると，2011年ころに，ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）の一機能であるIANA（Internet Assigned Numbers Authority）が持つIPv4アドレスの在庫が枯渇し，APNICなどのRIR（地域インターネット・レジストリ）の在庫も2012年ころには残りがかなり少なくなると見られます。

図1●IPv4アドレスがいよいよ枯渇する

アドレスの未割り当て分は42億9497万個中6億5432万個（2008年8月時点）。年間2億個のペースで消費している。日経NETWORK 2008年9月号特集1「大型NATとIPv6でインターネットはこう変わる」から引用。

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　IPv4アドレス枯渇による最大の影響は，新規にネットワーク拡張できなくなることです。サーバー，ルーターなど機器の種類を問わず，インターネット上で通信したくてもできないケースが出てきます。IPv4アドレスを使い切ってしまうと，「データ・センターがインターネットに向けてWebなどのサーバーを公開できなくなる」，「ISP（インターネット接続事業者）がインターネットのバックボーンを増強できなくなる」，「ISPが新規ユーザーを収容できなくなる」といった事態が起こります（図2）。そのため，こうした状況に陥らないようにするためのIPv4アドレス枯渇対策が必要なのです。その一つとして，通信事業者単位でNATを実施するキャリア・グレードNATが提案されています。

図2●IPv4アドレスが足りなくなるとデータ・センターやISPに影響が出る

今までIPv4アドレスがインターネットの制約条件になることはなかった。IPv4アドレスの在庫がなくなることで，インターネットの成長は止まる。日経NETWORK 2008年9月号特集1「大型NATとIPv6でインターネットはこう変わる」から引用。

　キャリア・グレードNATは，一般的な呼び方です。具体的には，IETFがInternet Draftとして発表している「Common Functions of Large Scale NAT」 （LSN)で示された手法を指します。LSNは，ユーザー側に設置するCPE（customer premises equipment）とインターネットの間に通信事業者が設置した機器でNATを実施することです。なおLSNは，RFC2391として提案されている「Load Sharing using IP Network Address Translation」 (LSNAT)とは別ものです。

　インターネットは，多くの企業が過去10年以上にわたって膨大な投資を行ってきた情報基盤です。キャリア・グレードNATは一過性の対策ではなく，現有資産を延命させる意味でも，継続的な方策として注目が集まっています。過去，データ通信にまつわる技術は，必要とされる技術が必要とされる期間，使われ続けてきました。その過去に倣えば，現在のIPv4ネットワークもおそらく今後10年以上にわたって継続して利用されるでしょう。

　キャリア・グレードNATには，「ポートに利用制限が出てくる」「使えなくなるアプリケーションが出てくる」など，ネガティブな情報が先行しがちです。しかし「ひとつのIPv4グローバル・アドレスを何人のユーザーで共有するか」の割合やそれに付帯する技術を調整することによって，こうした課題をクリアすることは可能です。またキャリア・グレードNATは，インターネットとは隔絶された巨大NAT空間にユーザーが収容します。そのため，インターネットを介してワームから直接攻撃を受けにくくなるというメリットもあります。多くのインターネット・ユーザーが長い間NATを使ってきているという事実も，キャリア・グレードNATが今後のネットワーク変化に対処しやすい手立てだといえるでしょう。

　筆者は既に，キャリア・グレードNATやNATを多段で処理させる「多重化NAT」の環境を構築し，アプリケーションやVPNの挙動を調べる実証実験を行っています。この連載では，IPv4アドレス枯渇問題とIPv4を使うシステムの延命に焦点を当てて，筆者が保有するキャリア・グレードNATの実験結果を基に，我々が今後どのようにインターネットを利用し続けていけばよいかを解説していきます。