【備忘】IPv4とIPv6の違いについて

ふとしたことで本日、IPv4とIPv6の違いを強く意識することになった。サルにでもわかる説明を残しておく。

【IPv4とIPv6の個数】
IPv4アドレスは『32bit』で構成される。2^32通りのアドレス数を保有することになる。
実際の数値に置き換えると『4,294,967,296』、約43億個となり非常に大きな数のように思える。
しかし、全世界で43億個と考えれば世界人口が70億人を突破している現代では、単純に計算して1人に1個も割り当てられない。IPv6アドレスは『128bit』で構成される。これは2^128通りのアドレス数を保有することになる。
実際の数値に置き換えると、『340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456』、約340澗（かん）個である。澗についてはこちら⇒https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BE%97

70億人に1兆個ずつ割り当てても、まだ使用率は0.00000001%にも満たないというのが驚き。

【IPv4とIPv6の表記】
IPv4にしろ、IPv6にしろ、アドレスの実体としては32桁(あるいは128桁)の2進数である。IPv4アドレスを実際に記載してみると以下の通り。
11000000101010000000000001100100

IPv6アドレスに至っては下記。
11111101000000000000000000010010000100011010111100000000000000010000001000011011100010111111111111111110100110111011001111001000

人間にとっては易しくなく、他人に伝えるのも伝えられた内容を確認するのも一苦労だ。
そのために、IPv4アドレスにおいては、32bitを8bitずつ『.』で4分割し、分割した数値を10進数で表記する。

192.168.0.100
『11000000101010000000000001100100』を8bitずつに分解すると、『11000000 101010000 0000000 01100100』になり、
この4ブロックをそれぞれ10進数に置き換えると上記のアドレスになる。

一方、IPv6アドレスは、128bitを16bitずつ『:』で8分割し、分割した数値を16進数で表記する。

fd00:12:11af:1:21b:8bff:fe9b:b3c8
『1111101000000000000000000010010000100011010111100000000000000010000001000011011100010111111111111111110100110111011001111001000』を16bitずつに分解すると、『1111110100000000 0000000000010010 0001000110101111 0000000000000001 0000001000011011 1000101111111111 1111111010011011 1011001111001000』になり、この8ブロックをそれぞれ16進数に置き換えると、上記のアドレスになる。

IPv6アドレスにおいては、ブロック先頭の『0』は省略することができる。そのため、下記2つのアドレスは同一の内容を指す。

fd00:0012:11af:0001:021b:8bff:fe9b:b3c8
fd00:12:11af:1:21b:8bff:fe9b:b3c8

更に言えば、全体が『0』で構成されたブロックが２つ以上続く場合は、『::』で省略することができる。※1

よって、下記2つのアドレスも同一の内容。

fd00:12:0000:0000:0000:8bff:fe9b:b3c8
fd00:12::8bff:fe9b:b3c8

※1　該当する範囲が2箇所以上ある場合は、最初の1箇所のみ『::』で省略可能。

【IPアドレスの管理及び割り当て】
IPv4もIPv6も「ICANN」と呼ばれる組織がIPアドレスの管理と割り当てを行う。といっても、我々実際の利用者が「ICANN」から直接IPアドレスを割り当てられることはまずなく、

「ICANN」は「地域インターネットレジストリ(RIR)」と呼ばれる組織に対して、分割されたネットワーク範囲、例えば「150.0.0.0 ～ 150.0.255.255」を割り当てる、
その後、「RIR」は「国別インターネットレジストリ(NIR)」と呼ばれる組織に対して、更に分割されたネットワーク範囲、例えば「150.0.0.0 ～ 150.0.127.255」を割り当てる、
その後、「NIR」から「ローカルインターネットレジストリ(LIR)」と呼ばれる組織に、更に分割されたネットワーク範囲、例えば「150.0.0.0 ～ 150.0.0.255」を割り当てる、
･･･と、分割されながら割り当てが行われていき、最後に「NIR」（大半はISP）からようやく我々の下に、更に分割されたネットワーク範囲、あるいは単一のIPアドレス、例えば「150.0.0.100」が割り当てられる。

ちなみに、IPv4の場合は、実際の利用者に割り当てられる個数は、個人であれば1～4個程度、法人であっても8～32個程度であるケースが大半だが、IPv6の場合は、64bit分の個数(約1844京個！)も割り当てられる。･･･そう、IPv4アドレスの総量を上回る個数が割り当てられるのだ。

【設備】
LANケーブルやスイッチングHUBなどに関しては、IPv4環境で利用できるものは基本的にIPv6環境にも対応している。そのため、これらの機器・設備を入れ替えることは不要となるはず。　※2

一方、ルータ機器に関してはIPv6に対応しているもの、していないものがある。対応していたとしても、基本設定で『IPv6を使用しない』などになっているケースもあるので、IPv6環境を構築する際には、既存機器（あるいは新規購入機器）のメーカーサイトなどで対応しているかどうかと、対応方法を事前に確認しておくことが望ましい。

参考情報）
国内ルーターにおけるIPv6対応（一般社団法人情報通信ネットワーク産業協会）
http://www.soumu.go.jp/main_content/000380865.pdf

何よりも利用しているインターネット回線及びプロバイダがIPv6に対応している必要がある。

※2 一部のスイッチングHUBにおいては、機能的にIPv6パケットを破棄してしまい、IPv6通信が阻害されるケースが発生する。