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IPv4枯渇時計

Posted by on 2010年4月27日
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IPv4枯渇時計はご存知でしょうか?
ググってみれば、サイトは出てくると思います。
Windows7やMacOSXではウィジェットで、iPhone/iPod touch はアプリケーションで提供されています。

ずいぶん前にiPod touchにインストールして時折眺めているのですが、来年(2011年)の9月・10月頃に枯渇するであろうと推測されています。
枯渇が目前としてきたところで、IPv6を本格的に意識しないといけません。

さて、現在主に利用されている通信プロトコルは、IPv4 (Internet Protocol version 4) というものです。
IPとは、簡単に言わえネット上の住所を表現するものです。

IPv4 では32ビットで表現されており、たとえば、
IPアドレス 11000000.10101000.00000001.0000001
ネットマスク 11111111.11111111.11111111.00000000
とします。
これが何を意味するかといえば、IPアドレスが住所にあたり、ネットマスクはどこまでがクラス(グループ)になるか、ということです。
ネットマスクが1になっているところに相当する部分のIPアドレスが、1つのグループを指し示します。
で、このままですと、人間にはわかりにくいです。デジタルですので、0か1の2進数ですから、これを10進数に直しますと、
IPアドレス 192.168.1.1
ネットマスク 255.255.255.0
となります。
もっと簡略化すると、ネットマスクの1のビットの数を示して、
IPアドレス 192.168.1.1/24
と表記したりします。
ネットマスクの0で表現されている部分が自由に決められるということで、
192.168.1.0から192.168.1.255までのグループとなり、
192.168.1.0/24 は、グループを総称するネットワークアドレスとなり、192.168.1.255はブロードキャストアドレスとなります。
実際に機器に割り与えられるのは、192.168.1.1から192.168.1.254の、254個になります。

さて。

IPv4アドレスで表現できる数は、2の32乗で、4,294,967,296、
約43億になりますが、事前に予約されたアドレスがあり、たとえば先述の192.168から始まるIPアドレスは、プライベートアドレスといいます。プライベートアドレスは他にもありますし、特殊な用途に用いられるネットワークアドレスもありまして、約43億丸々使えるわけではありません。
プライベートアドレスは自宅や職場でも狭い範囲で利用するのに使われていますが、広域に利用するものがグローバルアドレスです。

さて、IPアドレス43億という数字。現在の世界の人口は約65億人といわれていますが、世の中は常時接続があたりまえです。発展途上国がどんどんIPアドレスをとっていけば、いつしかインターネットにつなげられない人が出てくる、ということです。
で、IPアドレスの消費量を削減しようと、NAT(ナット)という機能を使って、外部と通信するのに使うIPアドレス1個を、たくさんのプライベートアドレスとで通信を変換して使おうということで、IPv4の枯渇を延長させたわけです。
が、それも本当に限界に達しようとしているわけです。

何年も前から代替するプロトコルとして、IPv6というのが開発されてきました。
IPv6で表現できる数は、2の128乗で、3.40282367 の10の38乗、340澗だそう。
もはやある意味無限大!ひとりあたりでも使い切れないぐらい渡せます。
一般的には128ビットのうち、前半64ビットをネットワークアドレスとして配布され、後半64ビットは機器に自由に割り振れるアドレスとなります。
後半64ビットが自由だなんて、iPod touch を家中詰め込んだって使いきれる量ではありませんね。 1.8 の10の19乗、1800 の10の16乗 1800京ですか。
1800京個のiPod touchを買おうと思ったら、いったい何世代かかることやら…

で、ここからがIPv6の面倒なところ。

アドレスの先頭3ビットを使って、ネットワークの種類を8つに決めているそうだ。
で一般的にお世話になるのが、リンクローカルスコープ(IPv4のプライベートアドレスみたいなもの)に使われるアドレス帯と、グローバルスコープ(IPv4のグローバルアドレスみたいなもの)に使われるアドレス帯、意識しなくても使っている特殊アドレスということになると思います。

で、128ビットって先述の32ビットが4個ならぶのですから、もの凄く長い!
なので、4ビットをひとまとめにして、0からfまでの16進数を使って表現します。
すると、32文字の数字(文字?)で表現されます。たとえば、
2001:1234:5678:9abc:def0:1234:5678:9abc
なんて。
ケースバイケースで、表記を省略する方法があるとはいえ、サーバーを設定する人間としては、考えるだけでもウンザリです。

IPv6アドレスは自動で生成されます。先頭64bitはIPv6ルーターから広告されて、残り64bitはネットワークインターフェースにあるMACアドレスというものを利用して生成されます。つまり、128bitアドレスは自動生成されます。
生成されるまで判らないのです。
このへんが、IPv4とはえらく違うところです。
仕方がないので、前半64ビットが判ったら、後半64ビットは既存のIPv4になぞらえて、2001:1234:5678:9abc:192:168:1:1 なんてことします。
これで、設定する側からしたらまだマシにはなります。

リンクローカルスコープが成立したあとで、グローバルスコープが成立するようで、ネットワークはIPv4のDHCPサーバー不要で、自動で設定されます。
もらったものはグローバルアドレスですから、世界中通信できます。

今までプライベートで空間で守られていたものが、あらわになっちゃうのです。
世界中と直接通信できることによって、いままでNATで守られた機器が守れなくなります。直接通信できることで今まで制限のあったソフトウェアも(IPv6に対応していれば)使えるようになって、メリットもあります。
が、直接攻撃を受ける可能性が高くなったことによるデメリットもあります。

で、一般的な方に関係あるのはここまでですが、サーバーを設定する側からしたら、DNSにIPv6用の設定をしなくちゃならないんですが、これがまた面倒で…

といいながらも、来年秋以降急速にIPv6に転換していくでしょうから、ちゃんと一通り触れるようにしないといけないな、というところです。

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