IPv4 とは

名前が示すように、IPv4 またはインターネットプロトコルバージョン 4 は、IP またはインターネットプロトコルの 4 番目のバージョンです。このプロトコルは、インターネット (および他の同様に構造化されたネットワーク) の確立と維持に使用されるコアプロトコルの 1 つです。

IP の元のバージョンは 1974 年に導入されました。現在私たちが知っているインターネットが確立されるずっと前のことです。また、別のプロトコルである TCP の基礎としても機能しました。または伝送制御プロトコル。構想以来、更新されたものの大幅な修正は行われなかった TCP とは異なり、IP にはいくつかの改訂が加えられています。IPv4 はその最初のメジャーバージョンであり、現在もそうです。それでも、支配的なプロトコルはインターネットで使用されています。

それは何をするためのものか？

インターネットプロトコルは、どのバージョンでも、送信されたデータの断片化と再構築、およびホストから宛先へのデータグラムのルーティングを担当します。簡単に言えば、IPv4 は情報を分解し、ネットワーク経由で転送できる小さな単位にパッケージ化します。そして、受信者のためにデータを元に戻す前にそうします。「データグラム」は、送受信されるネットワークパケットです。そして、それぞれがヘッダーとペイロードの 2 つのセクションで構成されています。

IP ヘッダーには、送信元と宛先の IP アドレスに関する情報と、データグラムを送信先に送るために必要な追加のメタデータが含まれています。ペイロードは、転送される実際のデータです。転送のためにデータをデータグラムに分解するプロセスは、毎日何十億回も行われています。たとえば、ユーザーがインターネットにアクセスして Web ページの読み込みを要求するたびに。

なぜIPv4なのか?

1974 年に作成されたオリジナルの IP は、最初にその使用を必要としたタスクには十分ではありませんでした。1981 年には改良版として IPv4 が開発されました。米国国防総省がすべての軍用コンピュータネットワーキングの標準として採用したのは、このバージョンでした。このようにして、それはすぐに現代のインターネットの基礎となりました。

IPv4 システム内のアドレスに使用される形式は、多くの場合、ドットで区切られた 4 オクテットのデータで構成されます。この設計は、ほとんどの人にとって馴染みのあるものです。127.0.255.250 は、そのようなアドレスの 1 つの例です。IPv4 システムの IP アドレスは Web サイトの URL と同じではないことに注意してください。Web サイトのコンテンツは IP プロトコルを介して送信されますが、URL と IP アドレスは同義ではありません。ウェブサイトの読み込みに使用される電話には固有の IP アドレスがありますが、ウェブサイト自体にはありません。ただし、データが保存されているコンピューターにはあります。

制限と次のステップ

IPv4 の目的はもっぱら A から B にデータを取得することです。データ配信を保証するものではなく、情報が正しい順序で適切なタイミングで配信および組み立てられることを保証するものでもありません。また、重複パケットの送信を防ぐこともできません。そのようなことは必要ですが、TCP などの上位層のトランスポートプロトコルによって処理されます。IPv4 が行うすべてのことは、できるだけ多くのデータを正しい場所に配信するために「ベストエフォート」アプローチを採用することです。対照的に、データの整合性などの重要な側面は、他のプロトコルによって処理されます。

IPv4 の最も重要な制限は、32 ビットアドレスの使用です。当初、それは問題ではありませんでした。インターネットは、アドレス空間の枯渇が問題になるところまで拡大しました。32 ビットアドレッシングシステムは、可能なアドレスの総数が 232 であることを意味します。つまり、4294967296 個のアドレスしか存在できません。

そのうちの約 1,800 万がプライベートネットワーク用に予約されており、さらに 2 億 7,000 万がマルチキャストアドレス用に予約されています。いずれにせよ、インターネットは急速にこの数では足りなくなってきています。これにより、後継プロトコルである IPv6 の開発が促進されました。2011 年には、プライマリアドレスプールが正式に使い果たされ、IPv6 に移行するためのわずかなスペースしか残っていませんでした。

IPv6 は 1998 年に最初に提案され、2000 年代半ばに開発者によって使用され始めてからずっと後の 2017 年にインターネット標準として承認されました。アドレス空間に関する限り改善されているにもかかわらず ( IPv6 は 128 ビットパケットを使用し、合計 3.4×1038 の使用可能なアドレスを使用します)、IPv4 と IPv6 は相互運用できません。これは、互いに直接通信できないことを意味します。これはまた、完全に IPv6 に移行することをより複雑にし、インターネットの大部分がまだ完全に IPv4 システムに依存している理由です。

結論

IPv4 は、インターネットとその先駆者の基本的なプロトコルおよびアドレッシングスキームです。ただし、多くの老朽化したプロトコルと同様に、時代遅れの設計の兆候が見られます。多くのプロトコルではこれがセキュリティの欠如でしたが、IPv4 ではスケーラビリティの欠如です。それが提供する 40 億のアドレスは多くのように聞こえるかもしれませんが、多くの人が複数のインターネット接続デバイスを持っている現代の世界では、それだけでは十分ではありません.

これと、広大なアドレス空間を提供する後継の IPv6 プロトコルに移行するという強いプレッシャーにもかかわらず、IPv4 からの移行は比較的難しく、時間がかかりました。現在でも、IPv6 を利用する多くのネットワークは、IPv4 と v6 を含むデュアルネットワークスタックを使用するか、内部で IPv4 を使用し、NAT を介して IPv6 パブリックアドレスに変換します。