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IPv4とIPv6の違いは?アドレス・暗号化・接続方法を図解


IPv4とIPv6:住所の広さと使い方
IPv432ビット全体で約43億通り例:192.168.1.1NAPTで共有する構成も暗号化は別の仕組み IPv6128ビット全体で約3.4×10³⁸通り例:2001:db8::1端末ごとに持つ構成も暗号化は別の仕組み
数値は予約用途も含む全ビットの組み合わせ数です。IPv6でもアクセス制御は必要で、IPv4との通信には両対応や変換の仕組みを使います。
ひよこ ひよこ
IPv4とIPv6ってよく聞くけど、何が違うの?
ペンギン先生 ペンギン先生
どちらも通信先を示すIPアドレスを扱う規格で、大きな違いはアドレスの長さだよ。IPv4は32ビットで「192.168.1.1」のように書き、全ビットの組み合わせは約43億通り。IPv6は128ビットで「2001:db8::1」のように16進数とコロンで書き、約3.4×10の38乗、約340澗通りもあるんだ。ただし予約用途もあるので、全数がそのまま一般の端末に割り当てられるわけではないよ。
ひよこ ひよこ
43億個もあるなら十分じゃないの?
ペンギン先生 ペンギン先生
IPv4のアドレス空間は限られているので、アドレスを共有する仕組みが使われているんだ。家庭のルーターなどでは、複数の端末が一つのグローバルIPv4アドレスを共有するよ。IPアドレスに加えてポート番号も変換する方式を、正確にはNAPTと呼ぶんだ。NATという呼び方に含めることも多いよ。
ひよこ ひよこ
NATって便利そうだけど、問題もあるの?
ペンギン先生 ペンギン先生
外から接続しようとしても、変換の対応付けがなければどの端末に届けるか決められないんだ。ポート転送などで接続できる構成もあるから「絶対につなげない」わけではないよ。また、アドレス変換とファイアウォールによる通信の許可・拒否は別の役割なんだ。
ひよこ ひよこ
IPv6にするとセキュリティも変わるって聞いたけど、本当?
ペンギン先生 ペンギン先生
IPv6にしただけで通信が暗号化されるわけではないよ。RFC 8504ではIPsecへの対応は推奨で、対応していることと実際に暗号化して通信することは別なんだ。IPv4でもIPsecは使えるよ。どちらもHTTPSなどによる保護や、ファイアウォールの設定が必要だね。
ひよこ ひよこ
じゃあ早くIPv6に全部切り替えればいいのに、なんでまだIPv4が残ってるの?
ペンギン先生 ペンギン先生
IPv4だけの端末とIPv6だけの端末は、そのままでは通信できないからだよ。両方を使えるデュアルスタックや、両者をつなぐ変換の仕組みを使って移行するんだ。対応は回線、ルーター、端末、接続先それぞれで確認する必要があるので、アドレスだけ切り替えれば終わりではないんだよ。
ひよこ ひよこ
デュアルスタックだと2つの住所を持ってるみたいだけど、どっちを使うか迷わないの?
ペンギン先生 ペンギン先生
対応するアプリにはHappy Eyeballsという接続方法があるよ。IPv6とIPv4の候補を並べ、少し時間をずらして次の接続も試し、先に接続が成立したものを使うんだ。両方を必ず同時に開始する仕組みではなく、片方の通信が不調でも長く待たされにくくするための工夫だよ。
ひよこ ひよこ
最近はIPv6だけのネットワークもあるって本当?
ペンギン先生 ペンギン先生
IPv6だけを使う端末からIPv4のサーバーへ接続する構成もあるよ。NAT64はパケットのアドレスやプロトコルを変換し、DNS64はIPv4のDNS応答からIPv6の応答を合成して、その変換先へ導くんだ。役割は別で、DNS64だけで通信できるわけではないよ。変換側ではIPv4アドレスが必要で、IPv4アドレスを直接指定するアプリなどは追加の対応も検討するんだ。
ひよこ ひよこ
普通にインターネット使ってる分には、あんまり意識しなくても大丈夫なのかな?
ペンギン先生 ペンギン先生
自動的に使い分けられる環境もあるけれど、接続できないときは回線の対応、ルーターの設定、DNS、接続先を順に確認するといいよ。新しくサービスを作るなら両方の利用者から届くか、IPv6側にも必要なアクセス制御があるかを確かめよう。IPv6だから必ず速い・安全とは決まらないんだ。

違いを一覧で確認する

IPv4IPv6
長さ:32ビット長さ:128ビット
表記:192.168.1.1表記:2001:db8::1(文書用の例)
共有:家庭のルーター等でNAPTを使う構成がある共有:各端末にグローバルアドレスを割り当てる構成がある
暗号化:IPv4であること自体は暗号化を意味しない暗号化:IPv6であること自体は暗号化を意味しない
通信:両対応または変換の仕組みが必要通信:両対応または変換の仕組みが必要

アドレスの組み合わせ数と、一般の端末へ割り当てられる数は同じではありません。また、IPv6を使えばすべての回線で速くなるとは限りません。日本の回線で見かけるIPv4 over IPv6等の提供方式と、IPv6というプロトコル自体の特徴を分けて確認します。

接続できないときの確認順

  1. 接続先のサービスがIPv4・IPv6のどちらに対応しているか確認します。
  2. 回線事業者の契約・提供方式、ルーターの対応と設定を確認します。
  3. 端末がアドレスを取得できているか、DNSの応答と接続経路を確認します。
  4. サービスを公開する側なら、両方の経路でファイアウォール等のアクセス制御を確認します。

原因が分からないままファイアウォールを全許可にするのではなく、接続先・回線・端末のどこで届かなくなっているかを切り分けます。まず住所と名前の関係を知りたい場合はDNSの仕組みも参考になります。

参考資料