IPとは何ですか？ [ビギナーズガイド]

海外に住んでいる友達に手紙を送りたいと想像してみてください。 郵便局が配達できるように、彼の住所が必要になります。

同様に、コンピュータは、インターネット上のWebサイトまたはネットワーク上のコンピュータの場所を知っている必要があります。

ここで、IPアドレス（多くの場合、IPのみと呼ばれます）が登場します。

では、IPとは正確には何ですか？

これは、ネットワーク内のマシンの一意の数値識別子です。

平易な英語では、これはIPアドレスがインターネット上のWebサイトまたはネットワーク内のコンピューターの正確な場所を示すことを意味します。

ただし、これはデバイスが相互に通信するために必要な多くのことの1つにすぎません。

このように考えてください：

友達の住所を知っていても、二人の間に郵便がないと連絡が取れません。

同様に、標準化された堅牢なメカニズムがないと、コンピューターはインターネット上のWebサイトと通信できません。

では、このメカニズムは何ですか？

それは、TCP / IP（インターネットプロトコルスイートとも呼ばれます）という名前で呼ばれています。

それが何であるかを調べましょう。

TCP / IP –簡単な説明

TCP / IPは、インターネットを強化する通信プロトコルです。 簡単に言えば、それはコンピュータがインターネットを介して互いに話すことを可能にします。

TCPとIP -名前が示すように、TCP / IPは、二つの部分または層を有しています。

TCPとは何ですか？

TCP（Transmission Control Protocolの略）は上位層です。

これには2つの主な機能があります。

1つは、情報をデータパケットまたは単にパケットと呼ばれる小さなチャンクに分割することです。

2つ目は、途中でデータパケットを送信することです。

どこへ？

宛先サイトの別の同一のTCP / IPプロトコルスイートへ。

データパケットは、特定の順序で、または特定のルートを介して送信されることはありません。 代わりに、それらは最速のネットワークチャネルに沿ってランダムにルーティングされます。

したがって、データパケットが宛先に到達すると、データを正しく照合するのは受信側のTCP / IPプロトコルスイートの仕事です。

TCPの機能がわかったので、IPがどのように役立つかを見てみましょう。

IPとは何ですか？

IP、別名インターネットプロトコルは、インターネットプロトコルスイートの下位層を形成します。

各データパケットにその送信元と宛先に関する情報をタグ付けするという非常に重要な仕事があります。

これは重要。 先のインターネットアドレスが欠落している場合、データパケットは配信されません。

ご覧のとおり、データパケットは宛先に直接移動しません。 代わりに、ゲートウェイと呼ばれる複数の中間ステーションを通過します。 （これらはグローバルWebを作成するネットワークノードを構成しますが、それはまた別の話です。）

各ゲートウェイで、ネットワークデバイスは配送先住所を確認してから、パケットを正しい方向に転送します。

一言で言えば、TCPはデータのパケット化方法を処理しますが、IPはこれらのパケットが正しい宛先に到達することを保証します。

TCP / IPモデルレイヤー

TCP / IPには次の4つの層があります。

アプリケーション層

ネットワークに接続されたアプリケーション間の通信を保証します。 そのようなアプリケーションの1つは、現在の記事を読んでいるWebブラウザーです。

そのプロトコルは次のとおりです。

• ハイパーテキスト転送プロトコル（HTTP） –これはワールドワイドウェブで使用される基盤となるプロトコルです。 これは、ファイルがインターネット上でどのように転送されるかを定義します。
• ファイル転送プロトコル（FTP） –標準のネットワークプロトコルであるFTPは、ネットワーク上のホストとサーバー間でファイルを転送するために使用されます。
• Post Office Protocol 3（POP3） –メールサーバーから電子メールを取得するために使用される標準プロトコルです。
• Simple Mail Transfer Protocol（SMTP） –メールサーバーはこのプロトコルを使用してインターネット経由で電子メールを送信します。

トランスポート層

その主な機能は、すべてのホスト間通信を解決することです。 そのプロトコルには、 TCP （伝送制御プロトコル）とUDP （ユーザーデータグラムプロトコル）が含まれます。 これらの2つのプロトコルは、実質的にすべてのインターネットトラフィックを伝送します。

ただし、この2つは異なる方法で動作します。 TCPは、パーティ間の接続が安定していて信頼性が高く、すべてのデータパッケージが配信されることを保証するため、2つのうち遅い方です。 Webサーバーは、TCPを利用してユーザーの要求を満たし、サイトをロードします。

UDP –ユーザーデータグラムプロトコル–はTCPほど信頼性が高くありませんが、その用途もあります。 ビデオストリームサービスはそれを大規模に展開します。Voice-over-IPテレフォニーも同様です。接続結果のわずかな低下が（願わくば）視覚的または音声的なわずかなぼやけですが、実際にはエクスペリエンスを損なうことはありません。

インターネット層

ネットワーク層とも呼ばれ、インターネットを介してデータパケットを論理的に送信します。 インターネット層プロトコルには、 IP （インターネットプロトコル）とICMP （インターネット制御メッセージプロトコル）があります。

IPは、送信されたデータパケットを論理的に構造化された情報でカプセル化することにより、そのタスクを実行します。これにより、ネットワークデバイスは、パケットの送信元と送信先を決定できます。 IPのおかげで、受信デバイスは受信したデータパッケージを正しい順序に並べることもできます。

物理層

ここには謎はありません。その名前がす​​べてを物語っています。物理層は、最も基本的な形式、つまり電気パルスでデータを送信します。 基本的に、ネットワーク信号を伝送するのはハードウェアです。 これには、ネットワークカード、ケーブル、ルーターなどが含まれます。

それでは、IPの2つのバージョンであるIPv4とIPv6を確認してみましょう。

簡単な言葉でのIPv4とIPv6

IPv4はIPv6よりもはるかに前に登場し、依然としてトラフィックの約75％を伝送しています。まず、IPv4を見てみましょう。

IPv4とその欠点を理解する

1981年にリリースされたIPv4は、オリジナルのインターネットアドレス指定システムです。

これは32ビットに従うため、この場合のIPアドレス形式は、0から255の範囲で、ピリオドで区切られた4つの数値です。

次に例を示します。192。12.30.1

合計で、約43億のIP4アドレスがあります。

とはいえ、多くのIPアドレスは特別な目的のために予約されています。

したがって、インターネットで使用できるIPv4アドレスの実際の数ははるかに少なく、約37億です。

そしてそこに摩擦があります。

1981年には37億のIPアドレスで十分すぎるように見えましたが、どういうことかと思いますが、状況は異なっています。

私たちは、報告書によると、2018年IP4アドレスを使い果たしました。

あなたが今考えている場合は、「ああ、たわごと！ 何をするの？」、大丈夫です。

IPv6はここにあり、事実上無制限です（ただし、これについては後で詳しく説明します）。

IP4には不十分であることに加えて、セキュリティというもう1つの大きな欠点があります。

当時、現在のネットワークセキュリティの脅威を誰も予想していなかったため、IPv4はセキュリティ用に設計されたことはありませんでした。

現在、2点間の安全な接続に使用される標準フレームワークは、インターネットプロトコルセキュリティまたはIPSecです。 これは、IPネットワークを介して送信されるデータを認証および暗号化することによって機能します。

IPv4の問題は、IPSecが組み込まれていないことですが、オプションです。

最近のサイバー犯罪の増加を考えると、組み込みのセキュリティがないため、インターネット上でますます敵対的な環境に対処することが難しくなっています。

IPv4のもう1つの問題は、その構成に関連しています。 手動で、または動的ホスト構成プロトコル（DHCP）を介して構成する必要があります。

また、そのヘッダーは比較的複雑でデコードに時間がかかるため、パケット処理の効率が低下します。

IPv6とその利点を理解する

IPv6 —別名インターネットプロトコルバージョン6 —は、ブロックの新しい子供です。 そして、それは長い間滞在するためにここにあります。

IPv4とは異なり、128ビットのインターネットアドレスを使用します。

簡単な英語では、これは340兆兆兆兆のIPアドレスをサポートできることを意味します。 これは、340の後の12個のゼロです。

ただし、IPv6が前任者よりも享受している利点は量だけではありません。 また、IPSecが組み込まれているため、より安全です。

また、アドレスの自動構成が組み込まれています。つまり、デバイスがそれ自体でアドレスの割り当てを行います。

最後に、IPv6ヘッダーははるかに単純であるため、処理が簡単です。

IPv4に戻って、IPアドレスには5つのクラスがあることをご存知ですか？ それとも、3つのクラスだけが公用であるということですか？

さて、これについてもっと調べてみましょう。

IPアドレスのクラス

IPv4には、 A 、 B 、 C 、 D 、およびEの5つのクラスのIPアドレスがあります。

ただし、実際に役立つIPアドレスをホストできるのは、クラスA、B、およびCのIPアドレスのみです。

それの訳は：

クラスDはマルチキャスト用に予約されており、クラスEは実験目的で予約されています。

このIPアドレスクラスのシステムは、インターネットIPアドレスの割り当てを簡素化するために導入されたものであり、クラスはネットワークのサイズに基づいていました。

たとえば、クラスAは、多数のホストを持つ少数のネットワーク用に作成されました。

対照的に、クラスCは、少数のホストを持つ多数のネットワーク用に開発されました。

これらの各IPアドレスクラスでは、有効なIPアドレスの範囲を使用できます。

そして、次の表に示すように、クラスを決定するのは最初のオクテット（最初の10進数）の値です。

注：実際には、これらのIPアドレスの一部はプライベートアドレスとしてマークされています。

IPアドレスのネットワークとホスト部分を理解する

すべてのIP番号は、ネットワーク部分とホスト部分の2つのセグメントで構成されます。

ほとんどの技術的なものと同様に、名前は非常にわかりやすいものです。 ネットワーク部分はネットワークを識別し、ホスト部分はサポートされるホストの数を指定します。

残りはホスト部でありながら、クラスAアドレスでは、最初の10進数、ネットワーク部分です。 10.30.110.1と10.2.11.9の2つのIPアドレスを検討してください。 それらを見ると、最初の10進数が同じであるため、同じIPクラスを共有していることが簡単にわかります。

クラスBアドレスでは、最初の2つのオクテットは、ネットワーク部分であり、残りの二つは、ホストのためのものです。

クラスCアドレスでは、最初の3桁の数字は、ネットワークのためであり、そして最後のオクテットは、ホストを示します。

ご想像のとおり、ホストの部分が小さいほど、潜在的なホスト（つまり、ネットワーク上のデバイス）は少なくなります。 そのため、クラスAネットワークは群を抜いて最大です。

それでは、調べてみましょう。

DHCPとは何ですか？

これまで見てきたように、2台のコンピューターが同じIPを持つことはできません。

つまり、ネットワーク管理者がIPアドレスを手動で割り当てる場合、重複を避けるために多くのクロスチェックを行う必要があります。

これは、DHCPサーバーが便利であることが証明されている場所です。

それは自動的に固有のIPアドレスを発行し、他のネットワーク情報を設定します。

DHCPはDynamicHost Configuration Protocolの略で、TCP / IPのアプリケーション層で実行されます。

大規模なネットワークでは、単一のLinuxまたはWindowsネットワークサーバーがDHCPサーバーの役割を果たすことができます。

ほとんどの家庭や小規模オフィスでは、ルーターがこの役割を果たします。

DHCPはどのように機能しますか？

DHCPは、DORAプロセスに従って、IPアドレスを動的に割り当てます。

Dは発見を表し、 Oはオファーを表し、 Rは要求を表し、 Aは確認を表します。

プロセスは次のようになります。

ステージ1-発見

コンピュータがネットワークに接続すると、ブロードキャストメッセージが発行されます。

「どうも、DHCPサーバー！ IPアドレスを教えていただけますか？」

ステージ2–オファー

要求を受信すると、ルーターまたはDHCPサーバーが機能します。

未使用のアドレスが含まれているバッグの結び目を解き、1つを選び、次のように返信します。

「こんにちは、これ— 192.110.1.3 —必要に応じて、次の3時間はあなたのものにすることができます。」

したがって、第2段階では、DHCPがIPを提供し、それが利用可能になる期間を示します。

ステップ3–リクエスト

コンピューターがIPを取得します。 次に、オファーを受け入れるようにメッセージで応答します。

その応答は次のようになります。

「ああ、ありがとう、男！ したがって、これからは192.110.1.3を使用します。」

ステップ4–確認する

DHCPサーバーは、コンピューターに関連するIPアドレスおよびその他のネットワーク情報でネットワークサーバーを更新するようになりました。

次に、確認メッセージを送信します。

"どういたしまして。 3時間後に戻ってきて、もう1つ発行します。 それまで、とても長いです！」

最後に、コンピュータはIPアドレスを受け入れ、時間切れになるまでIPアドレスを操作します。

必要に応じて、DHCPサーバーに新しいIPアドレスを強制的に与えることができます。

方法を知りたいですか？

さて、それは次です。

IPの更新– Mac、Windows、およびLinuxでIPアドレスを更新する方法

ルーターのIPアドレスを変更する場合など、IPアドレスを手動で更新しなければならない場合があります。

IPアドレスの更新は2段階のプロセスです。

まず、DHCPサーバーに現在のIPアドレスを解放させます。

次に、DHCPサーバーに新しいIPを発行するように要求します。

Win10でIPアドレスを更新する方法

従う手順は次のとおりです。

1） WindowsキーとXキーを同時に押します

2）次に、コマンドプロンプトをクリックします

3）コマンドプロンプトウィンドウで、ipconfig / releaseと入力し、Enterキーを押します。 これにより、現在のIP構成が解放されます。

4）次に、 ipconfig / renewと入力し、 Enterキーを押します。 DHCPサーバーは新しいIPアドレスをあなたに渡します。

MacOSでIPアドレスを更新する方法

従う手順は次のとおりです。

1）「アップル」ボタンをクリックしてから、「システム環境設定」をクリックします。

2）次に、[ネットワーク]をクリックします。

3）Wi-Fiを使用する場合は、左側のペインでWi-Fiオプションを選択します。 それ以外の場合は、イーサネットを選択します。 次に、右側のパネルの[詳細設定]ボタンをクリックします。

4）[ TCP / IP ]タブをクリックし、[ DHCPリースの更新]ボタンをクリックします。

LinuxでIPアドレスを更新する方法

従う手順は次のとおりです。

1. 次のコマンドを実行して、IPアドレスを強制的に解放します。 $ sudo dhclient -r
   
2. 次に、次のコマンドを実行して、新しいIPアドレスを要求します。 $ sudo dhclient
   

まとめ

では、皆さん、今日私たちは何を学びましたか？

「 IPとは」という質問に対する答えを発見しました。

ネットワーク上のすべてのコンピューターまたはインターネット上のWebサイト（すべてのネットワークの中で最大）には、IPアドレスまたは単にIPと呼ばれる一意のアドレスがあります。

また、インターネットを強化するもの、つまりTCP / IPスタックについても調べました。

これは、TCPとIPの2つのプロトコルの組み合わせであり、インターネットまたはネットワークを介したデータのスムーズな送信を保証するために連携して機能します。

最後に、IPアドレスには2つのバリエーション（IPv4とIPv6）があり、IPアドレスを更新する方法も学びました。

これで、 IPとは何かという調査は終わりになりました。

またね。