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IPアドレス

IPv4アドレスは32ビットで、4,294,967,296個のアドレスを表せます。空きのアドレスは2011年2月3日に底をつきました。

よくある思い込みに、機器には一生変わらないIPアドレスが一つある、というものがあります。中に印刷された製造番号のようなものだと考えるのです。そうではありません。同じスマートフォンでも、家のWi-Fiでは一つのアドレス、モバイルデータでは別のアドレスを使い、明日には新しいアドレスになるかもしれません。アドレスが変わる理由を知るために、まずアドレスが何のためにあるのかから始めましょう。

どのパケットもヘッダーに二つのアドレスを持っています。どこから来たかと、どこへ行くかです。これがIPアドレスです。ルーターは行き先のアドレスだけを読んで、パケットを次にどこへ送るかを決めます。だからアドレスの組み立て方が、インターネット全体の動き方を形づくっています。

どの部分も255を超えない理由

今もほとんどの人が出会うのは、1981年にRFC 791で定められたIPv4です。IPv4アドレスは32ビットです。読みやすくするため、8ビットずつ四つのまとまりに分け、それぞれを0から255の10進数で書き、間に点を入れます。192.168.0.12のようにです。8ビットで表せるパターンは256通りなので、最大は255です。全部で2の32乗のアドレスがあります。4,294,967,296個、43億弱です。

192.168.0.12は4バイトです。プレフィックス/24では、最初の24ビットがネットワークを表し、最後の8ビットでその中の機器を選びます。

アドレスの前の部分がネットワークを表す

アドレスには二つの部分があります。前の部分、プレフィックスがネットワークを表し、残りがその中の機器を一つ選びます。プレフィックスの長さはスラッシュのあとに書きます。192.168.0.0/24では最初の24ビットが固定され、そのネットワークには8ビット、つまり256個のアドレスが残ります。こうしてルーターは、機器ごとの決まりではなく、「198.51.100で始まるものはすべてあちらへ」のような一つの決まりを持てばすむのです。

家のノートパソコンの番号が192.168で始まる理由

RFC 1918は、プライベートネットワーク用に三つのブロックを取っておいています。10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16です。家や会社の中ならだれが使ってもかまいませんが、公共のインターネット上のルーターはこれを運びません。だから家のノートパソコンはたぶん192.168.0.12のようなアドレスを持っていて、隣の家のノートパソコンがまったく同じアドレスを持っていることもあるのです。ノートパソコンがサーバーと通信するとき、家のルーターはプライベートな送信元アドレスを自分の公開アドレスに取り替え、送信元ポートも変えます。こうして返事が戻ってこられるようにします。これをネットワークアドレス変換（NAT）と呼びます。NATのおかげで、家族全員で一つの公開IPv4アドレスを共有できます。

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「送信」を押し、パケット1がノートパソコンと家のルーターの間にいるうちにタップしましょう。送信元アドレスは192.168.0.12です。家のルーターを通ったあとにもう一度タップすると、NATによって送信元が203.0.113.7に、送信元ポートが40001に変わっています。ここのアドレスはすべて、例のために取っておかれた範囲（RFC 5737）のものです。

だれが機器にアドレスを貸すのか

では、ノートパソコンのアドレスはどこから来るのでしょう？ 機器がネットワークに加わると、要求を一斉に送ります。するとルーターが、空いているプライベートアドレス、ゲートウェイとして使うルーター自身のアドレス、DNSリゾルバーのアドレスを返します。このやりとりがDHCP（RFC 2131）です。アドレスは期限つきで貸し出され、機器がつながっている間は更新されます。だから同じノートパソコンが明日は別の番号になることもあります。学校のWi-Fiに入れば、そのネットワークのDHCPサーバーと同じやりとりが起こります。モバイルデータでは、スマートフォンは代わりに携帯電話の通信網からアドレスを受け取ります。相手側も変わることがあります。Webサイトが新しいサーバーに引っ越すことがあるからです。example.comのような名前を使う理由の一つはそこにあり、DNSの単元で名前がアドレスになるしくみを見ます。

どのコンピューターでも同じ意味を持つアドレスが一つあります。ループバックアドレス127.0.0.1は、いつも「この機械」を意味します。プログラムはこれを使えば、何も外に出さずに同じコンピューターのほかのプログラムと通信できます。また、今の機器の多くはIPv4アドレスとIPv6アドレスを両方持ち、相手が対応している方を使います。

40億のアドレスが底をついた

1981年には、40億のアドレスは十分すぎるほどに思えました。2011年2月3日、IANA（Internet Assigned Numbers Authority）は最後の五つのIPv4ブロックを五つの地域レジストリに割り振り、中央の空きアドレスはなくなりました。長い目で見た答えはIPv6（RFC 8200）で、アドレスの長さは128ビットです。これで2の128乗、約3.4 × 10³⁸個のアドレスが使えます。IPv6アドレスは、4けたの16進数を八つのまとまりにしてコロンで区切って書きます。まとまりの先頭のゼロは省けて、すべてゼロのまとまりが続く所は一か所だけ「::」に置き換えられます。だから2001:0db8:0000:0000:​0000:0000:0000:0020は2001:db8::20と短くなります。

IPv4アドレス32ビット、0から255の四つの数で書く
IPv6アドレス128ビット、16進数の八つのまとまり
プレフィックス/24最初の24ビットがネットワークを表し、256個のアドレスが残る
プライベートアドレス10/8、172.16/12、192.168/16（RFC 1918）
NATルーターがプライベートな送信元アドレスを自分の公開アドレスに取り替える
MACアドレス一つのローカルネットワークの中で使うハードウェアのアドレス
  1. IPv4アドレスは何ビットですか？
  2. IPv4アドレスは何通りありますか？
  3. IPv4アドレスの一つの部分に出てくる最大の数はいくつですか？
  4. 192.168.0.12の最初の部分は2進数で11000000です。10101000は10進数でいくつですか？
  5. RFC 1918でプライベートアドレスなのはどれですか？
    • 172.20.0.5
    • 172.32.0.5
    • 8.8.8.8
    • 198.51.100.20
  6. /24のネットワークにはアドレスがいくつありますか？
  7. 家のルーターのNATは何をしますか？
    • プライベートな送信元アドレスをルーターの公開アドレスに取り替える
    • すべてのパケットを暗号化する
    • 名前をアドレスに変える
    • Wi-Fiを速くする
  8. IPv6アドレスは何ビットですか？
  9. 2001:0db8:0000:0000:​0000:0000:0000:0020を短く書いた形はどれですか？
    • 2001:db8::20
    • 2001:db8:20
    • 2001::db8::20
    • 21:db8::2
  10. IANAが最後の空きIPv4アドレスのブロックを割り振ったのは何年ですか？
よくある間違い
  • 「わたしのIPアドレスは、スマートフォンにずっと固定されている。」 アドレスは貸し出されるものです。DHCP（RFC 2131）が期限つきでアドレスを渡し、スマートフォンはモバイルデータでは家のWi-Fiとは別のアドレスを使います。ハードウェアに固定された番号はMACアドレスで、こちらは一つのローカルネットワークの中でしか使われません。
  • 「設定画面にある192.168.0.12が、インターネット全体でのわたしのアドレスだ。」 それはプライベートアドレス（RFC 1918）です。公共のインターネット上のルーターはこれを運ばず、ほかの多くの家がまったく同じ番号を使っているかもしれません。サーバーに見えるのはルーターの公開アドレスで、NATがそれに置き換えています。
  • 「IPv4アドレスの一つの部分は999まで使える。」 各部分は8ビットで、0から255の256通りです。192.168.300.1のようなアドレスは正しくありません。
  • 「IPv6アドレスは4倍長いので、数も4倍だ。」 1ビット増えるごとに数は2倍になります。128ビットは32ビットより96ビット多いので、アドレスの数は2の96乗倍、約7.9 × 10²⁸倍です。
先生からひとことこの単元でつまずきやすいのは2進数です。アドレス全体を見せる前に、一つの部分をいっしょに変換しましょう。168は128 + 32 + 8です。次に、学習者に自分の機器のアドレスを家と、学校のWi-Fiやモバイルデータなどほかのネットワークで調べさせ、比べさせましょう。番号が変わるのを見れば、どんな説明よりも「貸し出される」ことがよくわかります。プライベートアドレスとNATは、黒板よりシミュレーターのほうが早くわかります。同じパケットを家のルーターの前とあとでタップします。IPv6の短縮の決まりは最後にし、クイズの前に一つ手で例を解きましょう。
ポイント
  • IPv4アドレスは32ビットで、0から255の四つの数で書く。全部で4,294,967,296個。
  • プレフィックス（/24など）がネットワークを、残りが機器を表す。
  • プライベートな範囲10/8、172.16/12、192.168/16は家や会社の中だけで使い、NATで一つの公開アドレスを共有する。
  • IPv6は16進数で書く128ビットのアドレスを使い、ゼロが続く所は「::」で表す。
このコースの出典 (28)
  • (checked 2026-10-17; reordered 2026-10-19: standards first, then official documentation, then operators and papers, history sources last)
  • IETF RFCs (rfc-editor.org): RFC 768 UDP (1980, 8-byte header)
  • RFC 791 IPv4 (1981, 32-bit addresses, "does not provide a reliable communication facility", TTL field "measured in units of seconds" but every module must decrease it by at least one, so it is only an upper bound)
  • RFC 792 ICMP (Time Exceeded)
  • RFC 801 NCP/TCP transition plan (1 January 1983)
  • RFC 894 Ethernet (1500-byte payload)
  • RFC 1034 and RFC 1035 DNS (1987, HOSTS.TXT kept by SRI-NIC, labels up to 63 octets and names up to 255, TTL in seconds)
  • RFC 1122 (127.0.0.0/8 loopback)
  • RFC 1918 private addresses (10/8, 172.16/12, 192.168/16)
  • RFC 2131 DHCP, RFC 3022 NAT, RFC 3596 AAAA records, RFC 3849 and RFC 5737 documentation addresses, RFC 4271 BGP-4, RFC 4291 IPv6 text form, RFC 6298 TCP retransmission timer (initial RTO 1 second)
  • RFC 6335 port ranges (0-1023, 1024-49151, 49152-65535)
  • RFC 7766 DNS over TCP, RFC 8200 IPv6 (128-bit addresses, Hop Limit)
  • RFC 8446 TLS 1.3 (one round-trip handshake)
  • RFC 9000 QUIC and RFC 9114 HTTP/3, RFC 9110 HTTP semantics (status code classes)
  • RFC 9293 TCP (three-way handshake, sequence numbers)
  • IANA: ip-parameters registry (recommended default TTL 64)
  • IPv4 free pool depleted 3 February 2011 (NRO and ARIN announcements)
  • Official documentation: MDN Web Docs "How does the Internet work?" (45 cables for 10 computers, switches, routers, MAC and IP addresses, internet and web)
  • "What is a URL?", "HTTP response status codes" (developer.mozilla.org)
  • Cloudflare Learning Center: "What is DNS?" (four kinds of DNS server, 8 steps of an uncached lookup, browser and OS caches, TTL)
  • "What is HTTP/3?" (cloudflare.com/learning)
  • Google Chrome Help, "Browse in Incognito mode" (support.google.com/chrome/answer/95464, checked 2026-10-19: Incognito limits what is saved to the device; websites and organisations that manage your network, like your school, employer or internet service provider, may be able to observe your activity)
  • Operators and papers: root-servers.org (13 root name servers run by 12 organisations, 2047 instances on 2026-10-17)
  • Jacobson and Karels 1988, Congestion Avoidance and Control (loss mostly congestion)
  • History blocks only: UCLA Samueli School of Engineering, Internet50 (first ARPANET message "LO", UCLA to SRI, 29 October 1969, 22:30)
  • historyofinformation.com and Wikipedia ARPANET (Kline)
  • Spiceworks/SRI history (HOSTS.TXT kept by SRI-NIC)
  • Numbers (2^32, 2^96, 45 and 6 cables, packet counts, round-trip times)

確認日: 2026-10-17