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IPv4とは

あいぴーぶいふぉー

IPの第4版。アドレスは32ビットで、2の32乗(約43億)個しかないため、プライベートアドレスとNATで節約して使われてきた。ヘッダは20〜60バイトの可変長で、TTL、上位のプロトコルの番号、ヘッダのチェックサムなどをもつ。途中のルータもパケットを分割(フラグメント)できる。アドレスを広げた後継がIPv6。

「IPv4」は、1分野の5問の練習問題に出てきます(ネットワークの基礎など)。

この用語の分野: ネットワークの基礎

IPv4の練習問題に挑戦

次のIPv4アドレスのうち、プライベートアドレスの範囲に含まれるものはどれか。

  1. A172.32.0.1
  2. B192.168.100.1
  3. C11.1.1.1
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正解：B. 192.168.100.1

RFC 1918で定められたプライベートアドレスは、10.0.0.0/8、172.16.0.0/12(172.16.0.0〜172.31.255.255)、192.168.0.0/16 の3つの範囲です。組織や家庭の中で自由に使えるアドレスで、インターネットでは経路が広告されないため、同じアドレスを多くの組織が重複して使えます。インターネットと通信するときは、ルータのNATでグローバルアドレスに変換します。172.32.0.1 は第2オクテットが16〜31の範囲を外れているので 172.16.0.0/12 に入らず、11.1.1.1 も 10.0.0.0/8 の外です。

IPv4ヘッダのTTL(Time To Live)の役割として正しいものはどれか。

  1. Aパケットを送ってから応答が返るまでの時間を記録し、TCPの再送の時期を決める
  2. Bルータを通るたびに1ずつ減らし、0になったパケットを捨てることで、経路のループでパケットが回り続けるのを防ぐ
  3. C値が大きいパケットほど、ルータで優先して転送させる
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正解：B. ルータを通るたびに1ずつ減らし、0になったパケットを捨てることで、経路のループでパケットが回り続けるのを防ぐ

TTLは名前に「時間」とありますが、実際にはルータを通るたびに1ずつ減らす、通過できるルータの数(ホップ数)の上限として使われています。0になるとルータはそのパケットを捨て、送信元にICMPの時間超過のメッセージを返します。そのため、設定の誤りなどで経路がループしても、パケットが永久に回り続けることはありません。例えばTTLを64で送ったパケットは、ルータを3台通ると61になって届きます。tracerouteはTTLを1、2、3…と増やしながら送り、各ルータが返す時間超過のメッセージから経路を調べます。IPv6では同じ役割のフィールドをホップリミットと呼びます。

解説の中の「IPv4」

「IPv4」が出てくる問題(5問)

  1. 次のIPv4アドレスのうち、プライベートアドレスの範囲に含まれるものはどれか。
  2. IPv4ヘッダのTTL(Time To Live)の役割として正しいものはどれか。
  3. 1 Gbpsのイーサネットで、IPパケットの大きさがMTUいっぱいの1500バイトになるようにしてTCPのデータを送り続ける。IPv4ヘッダを20バイト、TCPヘッダを20バイト、イーサネットのヘッダとFCSを合わせて18バイト、プリアンブルとフレームの間の空き(フレーム間ギャップ)を合わせて20バイトとすると、アプリケーションのデータのスループットの上限に最も近いものはどれか。
  4. MACアドレスについて正しいものはどれか。
  5. IPv6アドレス 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001 を、省略の規則に従って正しく短く書いたものはどれか。

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