IPアドレス（IPv4）の表現方法

IPv4では、32bitの数値をIPアドレスとしてネットワークに参加する各機器に与えられる。1bitは「0」もしくは「1」の2通りで表され、「0」と「1」を32個繋ぎ合わせ8bitずつ「.」で区切ったものがIPアドレスである。

8bitという情報量をオクテットという単位でも表現される。オクテットで区切られた部分（8bit）はそれぞれ、0〜255の256通り（2の8乗）で表現できることになる。

例えば「10010111.01111111.00011010.00001001」というIPアドレス。2進数で表されたこのIPアドレスを10進数に変換すると「151.127.26.9」となる。オクテットで区切られた各値は、8bitなので「0」から「255」のいずれかの値が入ることになる。

IPアドレスに含まれる情報

IPアドレスは数値の並びを「.」で区切って表したもので、「どのネットワークのどのコンピュータなのか」を表している。つまり、「どのネットワークであるか」そして「そのネットワークのどのコンピュータなのか」の2つの情報含まれている。

「どのネットワークであるか」の部分をネットワーク・アドレスと呼び、「どのコンピュータなのか」の部分をホスト・アドレスと呼ぶ。

32bitの数値によるIPv4においては、どこまでがネットワーク・アドレスなのか、どこからがホスト・アドレスなのかの識別にはサブネットマスクを使用する。

IPアドレスにIPv6が登場

32bitであるIPv4で割り当てられていたIPアドレスだが、重複してはいけないその数には限界があった。そこで128bitの数値で表現したIPv6が標準化される。IPv6の出現により、表現できるIPアドレスの数が飛躍的に増大した。

クラスA

クラスAは、上位8bitがネットワーク・アドレス、残りの24bitがホスト・アドレスになる。ただし、ネットワーク・アドレス部の最上位の1bitを、識別の為「0」とすることが決められている。よって第1オクテットに関して、2進数で「00000000」から「01111111」までを意味することになる。10進数に変換すると「0.X.X.X」から「127.X.X.X」であり、128個のネットワーク・アドレスがあることになる。

「0.0.0.0」から「127.255.255.255」がクラスAである。

クラスB

上位16bitがネットワーク・アドレス、残りの16birがホスト・アドレスになる。ただし、ネットワーク・アドレス部の最上位の2bitを、識別の為「10」とすることが決められている。つまり第1・第2オクテットに関して、2進数で「10000000.00000000」から「10111111.11111111」までを意味する。10進数に変換すると「128.0.X.X」から「191.255.X.X」になる。

「128.0.0.0」から「191.255.255.255」がクラスBである。

クラスC

上位24bitがネットワーク・アドレス、残りの8bitがホスト・アドレスになる。ただし、ネットワーク・アドレスの最上位の3bitを、識別の為「110」とすることが決められている。つまり第1・第2・第3オクテットに関して、2進数で「11000000.00000000.00000000」から「11011111.11111111. 11111111」までを意味する。10進数に変換すると「192.0.0.X」から「223.255.255.X」になり、各ネットワーク・アドレスごとに256個のホスト・アドレスが確保される。

「192.0.0.0」から「223.255.255.255」がクラスCである。

クラスD

クラスDは、マルチキャスト通信で使われる特別なIPアドレスであり、ホスト・アドレス部はない。マルチキャスト通信を使ったマルチメディア・アプリケーションなどで使われる。例えば同じ内容の音声や映像データなどを一斉に「放送」するような用途で使われ、一般的なノードにクラスDのIPアドレスだけを付けることはない。

最上位4bitを識別の為「1110」とすることが決められている。

10進数で範囲を表すと「224.0.0.0」から「239.255.255.255」になる。

クラスE

最上位4bitを、識別の為「1111」とすることが決められている。

クラスEは、実験的な目的の為にTCP/IP（IPv4）の開発当初から予約されており、実際に使われることはない。

10進数で範囲を表すと「240.0.0.0」から「255.255.255.255」になる。

予約されたIPアドレス

IPアドレスはクラスAからクラスEまであるが、クラスDはマルチキャスト用、クラスEは実験用として予約されてる。よって、端末に振り割って良いIPアドレスはクラスAからクラスCまでになる。

クラスAからクラスCにおいても、特別な用途の為に、一般の利用が認められていない予約されたものがある。

クラスAでは、ネットワーク・アドレス「0」から「127」のうち「0」と「127」が予約されている。

クラスAからクラスC全てに関して、ホスト・アドレス部が全て「0」のものと「1」のもの（10進数では「0.0.0」と「255.255.255」）は予約されている。

予約されたIPアドレスは、グローバルネットワークと直接接続している環境上で勝手に使うことができない。また、「10.0.0.0」から「10.255.255.255」など、プライベートIPアドレス用のものも使用できない。

グローバルIPアドレスは変動する

グローバルIPアドレスには動的IPアドレスと固定（静的）IPアドレスがある。

グローバルIPアドレスの内、IPアドレスの変動する方が動的IPアドレスである。インターネット接続において一定時間が経過した場合や、一旦インターネット接続を切り再度接続した場合などにIPアドレスが変動する。

一般的なプロバイダ契約の場合、グローバルIPアドレスは動的IPアドレスとなり、インターネット接続の度にプロバイダがIPアドレスを決定していることになる。

メリットとしては、固定でない為に、IPアドレスをターゲットとした攻撃を受けにくいなどがあげられる。

デメリットとして以下があげられる。

• インターネット向けWEBサーバなどの公開において、安定した運用が難しい。
• セキュリティにより会社のサーバに接続できないなど、固定IPアドレスを前提としたサービスが受けられない。

IPアドレスが変動すると困る場合もある

グローバルIPアドレスの内、変動しない方のIPアドレスが固定（静的）IPアドレス。

ウェブサイト公開サーバやメール送受信の為のメールサーバなど、IPアドレスが変わってほしくない場合に導入する。ウェブサイトの公開サーバやメールサーバのIPアドレスが、もし動的IPアドレスだった場合、DNSサーバとの関連作業ができなくなる。つまり、ドメイン名でサーバにアクセスされる時に、対応するIPアドレスが変動しないよう固定IPアドレスでなければならない。厳密には全てのウェブサーバやメールサーバが固定IPアドレスを所有しているわけでなく、その場合はテクニックによりその問題を回避している。

固定IPアドレスの場合はプロバイダとの契約が必要となる。すると、事前にプロバイダからIPアドレスが付与され、そのIPアドレスは今後変わることはない。

動的IPアドレス

DHCPサーバ機能により自動でIPアドレスが割り振られる。この為、管理を行わなくてもIPアドレスの重複がない。なお、一定期間でIPアドレスが変わる場合がある。

DHCPサーバ機能が必要ではあるが、多くのルータや無線機器で標準登載となっている。

固定IPアドレス

手動でIPアドレスを設定する必要がある。ここでIPアドレスを重複させてしまうと、ネットワークにアクセスできないなどの事象が起きる。