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IPv6とは

あいぴーぶいしっくす

IPの第6版。アドレスを128ビットに広げ、2001:db8::1 のように、16ビットずつ8つに区切った16進数で書く。ヘッダは40バイトの固定長で単純になり、途中のルータはパケットを分割しない。IPv4とは互換性がないので、両方を同時に動かすデュアルスタックや、変換の仕組みで移行を進める。

「IPv6」は、1分野の3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

アドレスの書き方と種類

128ビットのアドレスを16ビットずつ8つに分け、それぞれを4桁の16進数にしてコロンでつなぎます。各区切りの先頭の0は省略でき、0が続く区切りは「::」で1か所だけまとめられるので、2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001 は 2001:db8::1 になります。一般に、上位64ビットがネットワークを表すプレフィックス、下位64ビットがインターフェースIDで、1つのLANには /64 を割り当てます。種類には、インターネットで使うグローバルユニキャスト、同じリンクの中だけで使い各インターフェースに必ずあるリンクローカル(fe80::/10)、組織の中で使うユニークローカル(fc00::/7)、マルチキャスト(ff00::/8)があり、ブロードキャストはありません。

IPv4からの主な変更

ヘッダは40バイトの固定長になり、オプションは「次のヘッダ」の欄でつなぐ拡張ヘッダに移りました。ヘッダのチェックサムはなくし、誤りの検出はリンク層と上の層に任せます。パケットの分割は送信元だけが行い、途中のルータは大きすぎるパケットを捨ててICMPv6で知らせ、送信元は経路MTU探索で大きさを合わせます。リンクのMTUは最低1280バイトです。ARPの代わりにICMPv6の近隣探索(NDP)でMACアドレスを調べ、ルータの広告(RA)から端末が自分でアドレスを作る自動設定(SLAAC)も使えます。

IPv4との共存

IPv6とIPv4はヘッダの形が違い、そのままでは通信できません。そのため、1台の機器で両方を動かすデュアルスタック、IPv6のパケットをIPv4のパケットに入れて運ぶ(またはその逆の)トンネル、NAT64とDNS64のようにIPv6だけの端末からIPv4のサーバに届くように変換する方式を組み合わせます。アドレスが十分にあるので、アドレスを節約するためのNATは要らなくなりますが、外からの通信を防ぐファイアウォールは引き続き必要です。端末が使うインターフェースIDを一時的なランダムな値にして、追跡されにくくする仕組み(一時アドレス)もあります。

IPv6の練習問題に挑戦

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。

  1. A2001:db8:1
  2. B2001:db8::1
  3. C2001:db8::0::1
答えと解説を見る

正解：B. 2001:db8::1

IPv6アドレスは128ビットで、16ビットずつ8つのグループに分け、各グループを4桁の16進数で書きます(IPv4は32ビットです)。省略の規則は2つで、各グループの先頭の0は省ける(0db8→db8、0001→1)ことと、0だけのグループが続く部分を1か所だけ「::」に置き換えられることです。この例では、3番目から7番目までの0のグループ5つをまとめて 2001:db8::1 になります。「::」を2か所に使うと、それぞれが何グループ分の0かが決まらなくなるため使えません。「2001:db8:1」は3グループしかなく、0のグループを省いたことを示す「::」がないので、別のアドレスとして読めてしまい、正しくありません。

よくある質問

IPv6のアドレスはいくつありますか?

2の128乗で、約3.4×10^38個です。IPv4の2の32乗(約43億個)と比べて桁違いに多く、1つのLANに割り当てる /64 だけでも2の64乗個のアドレスがあります。

IPv4とIPv6の端末どうしは直接通信できますか?

できません。ヘッダの形が違うためです。両方のアドレスを持つデュアルスタックの機器どうしならIPv4かIPv6のどちらかで通信し、IPv6だけの端末からIPv4のサーバに届くには、NAT64のような変換が必要です。

IPv6のアドレスの「::」は何を表していますか?

0の区切りが続く部分を省略した印です。1つのアドレスで1か所だけ使えます。2か所で使うと、それぞれ何個の0を省いたのか分からなくなるためです。

解説の中の「IPv6」

「IPv6」が出てくる問題(3問)

  1. 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。
  2. ARPの役割として正しいものはどれか。
  3. IPv4ヘッダのTTL(Time To Live)の役割として正しいものはどれか。

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