IPアドレスとは？仕組み・種類・確認方法を初心者向けにわかりやすく解説

こんにちは、エンジニアのryuです。

ネットワークの勉強を始めると、最初に出てくる言葉がIPアドレスです。しかし、192.168.1.10のような数字を見ても、何を表しているのか分かりにくいですよね。

IPアドレスは、よくパソコンの住所と説明されます。実際には、ネットワークへ接続する機器や通信口を識別するために使われます。

この記事では、IPアドレスの役割、種類、構造、確認方法を初心者向けに解説します。通信できないときの確認方法も紹介します。

IPアドレスとはネットワーク上の住所のようなもの¶

IPアドレスとは何なのでしょうか？

IPアドレスは、ネットワーク上で通信相手を識別するための番号です。

ネットワークでは、送信元と送信先を区別するためにIPアドレスが使われます。

住所へ手紙を送る場面を考えると、イメージしやすいでしょう。

手紙には送り主と宛先の住所を書きます。

ネットワーク通信でも、データには送信元IPアドレスと宛先IPアドレスが付けられます。ルーターは宛先を確認し、適切な経路へデータを転送します。

ただし、IPアドレスは人の住所と完全に同じではありません。

接続先が変わればIPアドレスも変わり、有線LANとWi-Fiに別のアドレスが設定されることもあります。

IPアドレスがないと通信できないの？¶

IP通信を行う機器には、基本的にIPアドレスが必要です。

Webサイトを見るときも、DNSがドメイン名をIPアドレスへ変換し、ブラウザがサーバーへ接続します。

たとえば、通信には次のような情報が関係します。

IPアドレスだけを正しく設定しても、サブネットマスクやデフォルトゲートウェイが間違っていると通信できません。

ネットワーク設定は、複数の項目をセットで確認することが大切です。

IPv4アドレスの構造¶

現在も広く使われているのがIPv4です。

IPv4アドレスは32ビットで構成され、通常は8ビットずつ4つに分けて10進数で表します。

192.168.100.107

点で区切られた一つひとつの部分をオクテットと呼びます。

各オクテットは8ビットなので、10進数では0から255までの値になります。

ネットワーク部と機器を表す部分の境界は、サブネットマスクやCIDRで判断します。

IPアドレスはネットワーク部とホスト部に分かれる¶

IPアドレスは、ネットワーク部とホスト部で構成されています。

ネットワーク部は、どのネットワークに所属しているかを表します。

ホスト部は、そのネットワーク内のどの機器や通信口なのかを識別します。

境界は、サブネットマスクまたは/24のようなCIDR表記で判断します。

サブネットマスクとIPアドレスはセットで確認する¶

たとえば、次の設定を考えてみましょう。

IPアドレス:      192.168.100.107
サブネットマスク: 255.255.255.0
CIDR表記:        192.168.100.107/24

/24は、先頭から24ビットがネットワーク部であることを表します。

この場合は、192.168.100までがネットワーク部、最後の107がホスト部です。

サブネットマスクを2進数で表すと、1の部分がネットワーク部、0の部分がホスト部になります。

255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.00000000

192.168.100.0/24では、通常192.168.100.1から192.168.100.254を機器へ割り当てます。先頭はネットワークアドレス、末尾はブロードキャストアドレスです。

サブネットマスクをさらに詳しく知りたい方は、次の記事も参考にしてください。

【関連記事】サブネットマスクとは？初心者向けに仕組みと計算方法を解説

同じネットワークかどうかを判断する方法¶

2台の機器が直接通信できるかを考えるときは、ネットワーク部を比較します。

たとえば、どちらも/24で次のIPアドレスが設定されているとします。

PC1とPC2は同じネットワークに所属しています。

同じスイッチなどへ正しく接続されていれば、ルーターを経由せずに通信できます。

一方、PC2が192.168.20.20/24の場合は、ネットワーク部が異なります。

この2台が通信するには、異なるネットワークを接続するルーターと、正しいルーティング設定が必要です。

数字の暗記より、どのネットワークに所属しているかを考えましょう。

グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス¶

IPv4アドレスは、利用される範囲によってグローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスに分けられます。

グローバルIPアドレスとは¶

グローバルIPアドレスは、インターネット上で通信相手を識別するために使われるIPアドレスです。

インターネット全体で重複しないように管理されています。

自宅や会社では、主にルーターへグローバルIPアドレスが割り当てられます。

プライベートIPアドレスとは¶

プライベートIPアドレスは、家庭内や社内など、閉じたネットワークで使用するIPアドレスです。

IPv4では、次の範囲がプライベートIPアドレスとして予約されています。

家庭のWi-Fiで192.168.1.10などが表示されるのは、プライベートIPが使われているためです。ルーターのNATやNAPTでグローバルIPへ変換します。

固定IPアドレスと動的IPアドレス¶

IPアドレスの割り当て方法には、固定と動的があります。

固定IPアドレスは、管理者が決めたIPアドレスを手動で設定する方法です。サーバー、ルーター、プリンターなど、接続先が変わると困る機器で使われます。

動的IPアドレスは、DHCPサーバーから自動的に割り当てる方法です。

PCやスマートフォンは、DHCPからIPアドレスなどを自動取得するのが一般的です。

固定IPを設定するときは、同じネットワーク内で重複しないように管理しなければなりません。

同じIPを複数機器へ設定すると、通信障害の原因になります。

IPv4とIPv6の違い¶

IPv4のアドレス不足へ対応するために、128ビットのIPv6が使われています。

IPv6は128ビットで構成され、16進数とコロンを使って表します。

2001:db8:1234:5678::10

IPv4とIPv6の主な違いは、次のとおりです。

初心者は、まずIPv4の仕組みを理解するとよいでしょう。

その後、IPv6の表記やプレフィックスへ進むとよいでしょう。

自分のIPアドレスを確認してみよう¶

現在使っているパソコンにも、ネットワークへ接続するためのIPアドレスが設定されています。

OSごとに確認方法が異なります。

Windowsでipconfigを使う¶

Windowsでは、スタートメニューからコマンドプロンプトやPowerShellを起動します。

黒い画面が表示されたら、ipconfigを入力します。

ipconfig

実行すると、IPv4アドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイなどが表示されます。

元記事の画像では192.168.100.107が表示されています。これは家庭内や社内で使われるプライベートIPアドレスです。

表示は環境で異なるため、現在利用しているアダプターを確認してください。

Linuxでip addressを使う¶

Linuxでは、次のコマンドを使います。

ip address

短く表示する場合は、次のコマンドも便利です。

ip -br address

デフォルトゲートウェイは、ip routeで確認できます。

ip route

macOSで確認する¶

macOSでは、システム設定のネットワーク画面から確認できます。

ターミナルを使う場合は、Wi-FiのIPアドレスを次のように確認できます。

ipconfig getifaddr en0

利用環境によってインターフェース名が異なるため、表示されない場合はifconfigで確認してください。

通信できないときにIPアドレスを確認する順番¶

IPアドレスの設定ミスは、ネットワーク障害でよくある原因です。

エンジニア歴10年の経験でも、通信障害では基本設定を順番に確認することが重要です。

確認の流れは次のとおりです。

たとえば、169.254から始まるIPv4アドレスが自動設定されている場合は、DHCPサーバーからアドレスを取得できていない可能性があります。

同じネットワークの機器には届くのに、インターネットへ接続できない場合は、デフォルトゲートウェイやルーティングを確認します。

設定を手当たり次第に変えず、どこまで通信できるかを確認しましょう。

IPアドレスはシミュレーターで構築すると理解しやすい¶

IPアドレスは、説明を読んだだけではネットワーク部とホスト部の感覚をつかみにくい分野です。

PCやルーターを配置し、自分でIPアドレスを設定してpingを実行すると、同じネットワークと異なるネットワークの違いが見えてきます。

InfraAcademyのネットワーク学習ロードマップでは、IPアドレスとサブネットから始め、ルーティング、スイッチ、VLAN、NAT、ACLへ順番に進みます。

独自のネットワークシミュレーターを使い、ブラウザ上でPC、スイッチ、ルーターを配置して、配線やIPアドレスを設定できます。

【関連記事】ネットワークの勉強は何から始める？初心者向け学習ロードマップ

法人研修でIPアドレスから実践的に学ぶ¶

未経験者向けのインフラ研修では、IPアドレスを用語として教えるだけでは不十分です。

実際に機器へ設定し、通信できる構成と通信できない構成を比較することで、配属後の障害切り分けにつながります。

InfraAcademy法人プランでは、ネットワークだけでなく、Linux、サーバー構築、AWS、セキュリティなどを一つのサービスで学べます。

受講者は教材、演習、問題を利用でき、管理者は進捗率、最終学習日、正答率を確認できます。

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まとめ¶

IPアドレスは、ネットワーク上の機器や通信口を識別するための番号です。

初心者向けには住所と例えられますが、接続するネットワークやインターフェースによって変わることもあります。

IPv4アドレスは、ネットワーク部とホスト部に分かれます。その境界を判断するために、サブネットマスクやCIDR表記が必要です。

また、IPアドレスにはグローバルとプライベート、固定と動的、IPv4とIPv6などの違いがあります。

すべてを暗記する必要はありません。自分のIPアドレスを確認し、シミュレーターで設定と通信結果を確かめてみましょう。