IPv4 のしくみ

IPv4 アドレスは、ネットワークインターフェースを識別する 32 ビットの数値です。人が読むときはドット区切りの 10 進表記で、0〜255 の 4 つの数値（それぞれ 8 ビット＝1 オクテット）で書きます。192.0.2.10 の実体は 11000000 00000000 00000010 00001010 です。

32 ビットで表せるアドレスは約 43 億個（2³²）。RFC 791 でプロトコルが定義された 1981 年には十分に思えましたが、現在の何十億台ものスマートフォン、パソコン、サーバーには足りません。だからこそ IPv6 が生まれ、多くの IPv4 ネットワークがアドレスを共有しているのです。

グローバル（パブリック）アドレスは世界で一意で、インターネット上でルーティングされます。家庭のルーターや携帯キャリアはこれを持っており、ウェブサイトにもこのアドレスで到達します。

プライベートアドレス（RFC 1918）はどのネットワーク内でも再利用でき、公衆インターネットでは決してルーティングされません。

プライベートアドレスを持つ機器は NAT（ネットワークアドレス変換）を通じてインターネットに出ます。ルーターが送信パケットを書き換え、自分のグローバルアドレスを付けるのです。このサイトに表示されるアドレスが、ノートパソコンではなくルーターのアドレスであることが多いのはこのためです。

CGNAT と 100.64.0.0/10

多くの ISP、特にモバイル回線では、NAT がもう 1 段加わります。これがキャリアグレード NAT（CGNAT）です。ルーターには共有アドレス範囲 100.64.0.0/10（RFC 6598）からアドレスが割り当てられ、何百もの契約者が 1 つのグローバル IPv4 アドレスを共有します。ルーターの WAN アドレスがここに表示されるアドレスと違う場合は、CGNAT の内側にいる可能性が高いでしょう。

CIDR（Classless Inter-Domain Routing、RFC 4632）は、アドレスのブロックを アドレス/プレフィックス長 で表します。プレフィックス長は、先頭から何ビットが固定されているか（ネットワーク部）を示し、残りがホスト部です。

• /24 → ホスト部 8 ビット → 256 アドレス（例：192.168.1.0 – 192.168.1.255）
• /16 → ホスト部 16 ビット → 65,536 アドレス
• /32 → 1 つのアドレス

従来のサブネットでは先頭がネットワークアドレス、末尾がブロードキャストアドレスなので、/24 で使えるホストは 254 個です。ポイントツーポイント回線では、両方のアドレスを使える /31 を利用できます（RFC 3021）。

CIDR 以前は、アドレスは固定のクラス（A＝/8、B＝/16、C＝/24）で配布されていました。クラスはアドレスの無駄が多く 1993 年に廃止されましたが、用語はいまも耳にします。

一部のブロックは IANA によって特定の用途に予約されており、顧客に割り当てられることはありません。下の表は IANA の特殊用途アドレスレジストリから生成しており、このサイトはそれを使ってすべての検索結果を分類しています。

IANA は 2011 年 2 月、最後の未使用 /8 ブロックを 5 つの地域インターネットレジストリに配布しました。その後、各 RIR も次々に在庫を使い果たしました。APNIC は 2011 年、RIPE NCC は通常の割り当てについて 2019 年です。現在、新たな IPv4 アドレスは二次市場での移転によって入手され、1 アドレスあたり数十ドルで取引されています。

業界の対応は 3 つです。アドレスを共有する NAT、プロバイダー側の CGNAT、そしてアドレスを共有する必要自体をなくす IPv6 です。