この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報
IP の役割，機能を理解する。
用語例：IP アドレス，サブネットアドレス，サブネットマスク，物理アドレス，ルーティング，ユニキャスト，ブロードキャスト，マルチキャスト，ICMP（Internet Control Message Protocol），CIDR（Classless Inter Domain Routing），IPv6
TCP/IPインターネット層のプロトコル
ＩＰ：インターネットプロトコル。ネットワークとネットワークにおけるコンピュータや機器を識別するためのプロトコル。
他には、ネットワーク管理用のメッセージを返すプロトコルのＩＣＭＰや、下位層と連携するＡＲＰやＲＡＲＰなどがあります。
＊ＡＲＰやＲＡＲＰのように、複数の層にまたがるプロトコルもあります。
IPアドレス（IPアドレスv4）
TCP/IPを用いるネットワークでは、コンピュータやネットワークを識別するための番号であるIPアドレスを、各端末に重複しないように割り当てます。
IPアドレスは32ビットからなる識別番号です。通常は、わかりやすいように4つの10進数にします。32ビットの2進数を8ビットずつの4つのブロックに分け、ブロックごとに10進数に直し、ピリオドで区切って「192.168.10.1」のように表記します。
ネットワーク部とホスト部
IPアドレスは、32ビットを任意の位置で前後に区切り、前半部分をネットワーク部、後半部分をホスト部として使います。
ネットワーク部とは、ネットワークを識別するための番号です。ネットワーク部分の番号が同じIPアドレスは、同じネットワークに属する端末と見なされます。
ホスト部とは、ネットワーク内で端末（ホスト）を識別するための番号です。
ネットワーク部とホスト部を何ビットずつとするかは、ネットワークの規模によって変わります。ネットワーク部が長いほうが多くのネットワークを相互接続できます。一つのネットワークに多くの端末を接続する場合には、ホスト部のビット数を長く取ります。
なお、制約として、ネットワーク部がすべて１、またはすべて０になるアドレス、ホスト部がすべて１になる、またはすべて０になるアドレスは、別途用途が定められているため、使用できません。（例としては、下記のものなどがある。）
・サブネットマスク：ネットワーク部がすべて１かつホスト部がすべて０のアドレス
・ブロードキャスト：対象となるネットワークのホスト部をすべて１にしたアドレス
アドレスクラス
アドレスクラスは、IPアドレスを規模などに応じてA～Eに分割したものです。
- クラスA：大規模ネットワーク用
- 先頭1ビットが0であるアドレス。（1.0.0.0～126.255.255.255）
第1オクテットがネットワーク部、第2～4オクテットがホスト部なので、大量のホストを含むネットワークを登録可能。 - クラスB：中規模ネットワーク用
- 先頭2ビットが「10」であるアドレス。（128.0.0.0～191.255.255.255）
第1～2オクテットがネットワーク部、第3～4オクテットがホスト部なので、ネットワーク数もホスト数も多くを登録可能。 - クラスC：小規模ネットワーク用
- 先頭3ビットが「110」であるアドレス。（192.0.0.0～223.255.255.255）
第1～3オクテットがネットワーク部、第4オクテットがホスト部なので、ホスト数の少ないネットワークを大量に登録可能。 - クラスD：マルチキャスト用（特殊用途）
- 先頭4ビットが「1110」であるアドレス。
- クラスE：実験用（特殊用途）
- 先頭4ビットが「1111」であるアドレス。
なお、クラスD、Eのアドレス（224.0.0.0以降）はコンピュータや機器に設定してはならないとされています。
サブネットアドレス
サブネットアドレスは、1つのネットワークを内部で分割して利用する仕組みです。クラスCでも1ネットワークにつき1～254の254アドレスあり、小規模ネットワークでは無駄な空きアドレスが多くなります。
そこでネットワークを柔軟に変更したい場合、ホスト部の上位ビットを用いて、ネットワークをさらに分割したのがサブネットです。
例えば、下図のようにクラスCのホスト部8ビットのうち、前半分の4ビットをサブネット部とすると、各14個のアドレスを持つ、14個のサブネットに分割ができる。（サブネット部も全1、全0の設定は不可）
サブネットマスク
サブネットマスクとは、ネットワーク部＋サブネット部の長さを示すビット列です。
アドレスクラスは戦闘のビットで決まるので、ネットワーク部の長さは判別できます。しかし、サブネット部の長さがわからないので、そのために用いる情報です。
サブネットアドレスのネットワーク部＋サブネット部を1で、ホスト部を0で示します。この方法をCIDR（Classless Inter Domain Routing）といいます。
ユニキャスト
単一のIPアドレス宛の通信
マルチキャスト
グループ化した複数のIPアドレス宛の通信で、クラスDのIPアドレスを用いる。
ブロードキャスト
ネットワーク内の全ての相手への通信で、IPアドレスを指定しない。
ICMP（Internet Control Message Protocol）
ICMPとは、ネットワーク管理用のメッセージを返すプロトコルです。パケットを用いて通信状況を調査し、結果をメッセージで返します。
ICMPにより動作するプログラムには以下のようなものがあります。
- ping：指定したIPアドレスへの導通可否と応答所要時間を表示する。
- traceroute：指定したIPアドレスへの通信経路を擬似的に表示する。
IPv6
従来から使われているIPアドレスはIPv4（バージョン4）ですが、インターネットの普及につれ、IPアドレスの数が不足するようになり、また、動画などの高速配信サービスなどが増え、より高品質な通信技術が必要になりました。このため、次世代IP技術として、IPv6が策定され、実用化が進められてきました。
32ビット長であるIPv4のIPアドレス数は約43億個ですが、IPv6のIPアドレスは128ビット長で、3.4×1038個という膨大な数のアドレスが利用できます。
また、IPv6にはパケットのヘッダ情報の中に認証機能を追加でき、暗号化機能を標準で備えているなど、優れたセキュリティ機能があります。