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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

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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。

IPアドレスを住所に例えた図

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。

項目 役割
IPアドレス 通信する機器やインターフェースを識別する
サブネットマスク 同じネットワークの範囲を判断する
デフォルトゲートウェイ 別のネットワークへ通信するときの出口
DNSサーバー ドメイン名をIPアドレスへ変換する
MACアドレス 同じLAN内で通信相手を識別する

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。

オクテット
第1オクテット 192
第2オクテット 168
第3オクテット 100
第4オクテット 107

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。

部分 役割 住所で例えると
ネットワーク部 所属するネットワークを識別する 都道府県や市区町村
ホスト部 ネットワーク内の機器を識別する 番地や部屋番号

IPアドレスのネットワーク部とホスト部

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。

IPアドレスとサブネットマスクを2進数で確認する図

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。

機器 IPアドレス ネットワーク
PC1 192.168.10.10/24 192.168.10.0/24
PC2 192.168.10.20/24 192.168.10.0/24

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。

機器 IPアドレス ネットワーク
PC1 192.168.10.10/24 192.168.10.0/24
PC2 192.168.20.20/24 192.168.20.0/24

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。

範囲 CIDR
10.0.0.010.255.255.255 10.0.0.0/8
172.16.0.0172.31.255.255 172.16.0.0/12
192.168.0.0192.168.255.255 192.168.0.0/16

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。

割り当て方法 特徴 主な用途
固定 設定を変えない限り同じIPを使う サーバー、ネットワーク機器
動的 DHCPが利用可能なIPを割り当てる PC、スマートフォン
DHCP予約 特定の機器へ同じIPを割り当てる プリンター、管理端末

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。

項目 IPv4 IPv6
長さ 32ビット 128ビット
表記 10進数とピリオド 16進数とコロン
192.0.2.10 2001:db8::10
アドレス数 約43億 非常に多い
ブロードキャスト あり なし
主な用途 現在も広く利用 IPv4と並行して普及

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。

Windowsでコマンドプロンプトを起動する画面

黒い画面が表示されたら、ipconfigを入力します。

Windowsのコマンドプロンプト

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。

ipconfigでIPアドレスを確認する画面

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。

順番 確認内容 主な方法
1 IPアドレスが設定されているか ipconfigip address
2 サブネットマスクが正しいか 設計値と比較する
3 同じネットワーク内へ届くか 同一LANの機器へping
4 デフォルトゲートウェイへ届くか ゲートウェイへping
5 別ネットワークへ届くか 外部IPへping
6 DNSで名前解決できるか nslookupdig
7 アプリケーションが応答するか ブラウザ、curl、SSH

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。

5IDから利用でき、5IDの場合は月額30,800円・税別です。料金や条件は変更される可能性があるため、最新情報は法人プランページで確認してください。

InfraAcademy法人プランの機能と料金を見る

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。

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InfraAcademyでは、ブラウザ上でLinuxやネットワークの実践環境を使いながら学習できます。無料で始められる講座から、学習の流れを試せます。

この記事を書いた人

ryu

InfraAcademy運営 / エンジニア

エンジニア歴10年。Linux、ネットワーク、クラウドを中心に、実務で役立つインフラ技術を初心者にもわかりやすく解説しています。

X: @ryu63614894

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