17.1.1 IPアドレス

インターネット上のすべてのコンピュータは、一意の32ビットアドレスを持っています。この32ビット(4バイト)は、通常、例 17-1の2行目に示すような形式で表記されます。

IP Address (binary):  11000000 10101000 00000000 00010100
IP Address (decimal):      192.     168.       0.      20

10進表記では、4つの各バイトが10進数で表記され、ピリオドで区切られます。IPアドレスは、ホストまたはネットワークインタフェースに割り当てられます。各アドレスは世界で唯一のアドレスであり、重複して使用されることはありません。このルールには例外もありますが、以下の説明には直接関係していません。

IPアドレスにあるピリオドは、階層構造を表しています。1990年代まで、IPアドレスは、各クラスに固定的に分類されていました。しかし、このシステムがあまりに柔軟性に乏しいことがわかったので、今日、そのような分類は行われていません。現在採用されているのは、クラスレスルーティング(CIDR: classless inter domain routing)です。

17.1.2 ネットマスクとルーティング

ネットマスクは、サブネットワークのアドレス範囲を定義するために用いられます。2台のホストが同一のサブネットワークに属している場合には、それらは相互に直接連絡できますが、そうでない場合には、サブネットワークとそれ以外の場所との間のトラフィックを処理するゲートウェイのアドレスを必要とします。2つのIPアドレスが同じサブネットワークに属しているかどうかを確認するには、両方のアドレスとネットマスクのANDを求めます。結果が同一であれば、両方のIPアドレスは同じローカルネットワークに属しています。相違があれば、それらのIPアドレス、そしてそれらに対応するインタフェースが連絡するには、ゲートウェイを通過する必要があります。

ネットマスクの役割を理解するには、例 17-2を参照してください。ネットマスクは、そのネットワークにいくつのIPアドレスが属しているかを示す、32ビットの値から成っています。1になっているビットは、IPアドレスのうち、特定のネットワークに属することを示すビットに対応します。0になっているビットは、サブネットワーク内での識別に使われるビットに対応します。これは、1になっているビット数が多いほど、サuネットワークが小さいことを意味します。ネットマスクは常に連続する1のビットから構成されているので、その数だけでネットマスクを指定することができます。例 17-2の、24ビットからなる第1のネットワークは、192.168.0.0/24と書くこともできます。

IP address (192.168.0.20):  11000000 10101000 00000000 00010100
Netmask   (255.255.255.0):  11111111 11111111 11111111 00000000
---------------------------------------------------------------
Result of the link:         11000000 10101000 00000000 00000000
In the decimal system:           192.     168.       0.       0

IP address (213.95.15.200): 11010101 10111111 00001111 11001000
Netmask    (255.255.255.0): 11111111 11111111 11111111 00000000
---------------------------------------------------------------
Result of the link:         11010101 10111111 00001111 00000000
In the decimal system:           213.      95.      15.       0

また、たとえば同じイーサネットケーブルに接続しているすべてのマシンは、普通同じサブネットに属し、直接アクセスできます。サブネットがスイッチまたはブリッジで物理的に分割されていても、これらのホストは直接アクセス可能です。

ローカルサブネットの外部のIPアドレスには、ターゲットネットワーク用のゲートウェイが設定されている場合にのみ、連絡できます。最も一般的には、外部からのすべてのトラフィックを扱うゲートウェイを1台だけ設置します。ただし、異なるサブネット用に、複数のゲートウェイを設定することも可能です。

ゲートウェイを設定すると、外部からのすべてのIPパケットは適切なゲートウェイに送信されます。このゲートウェイは、パケットを複数のホストを経由して転送し、それは最終的に宛先ホストに到着します。ただし、途中でTTL (time to live)に達した場合は破棄されます。

IPアドレスは、世界中で一意でなければならないので、自分勝手にアドレスを選択して使うことはできません。IPベースのプライベートネットワークをセットアップする場合のために、3つのアドレスドメインが用意されています。これらは、外部のインターネットに直接接続することはできません。インターネット上で転送されることがないからです。このようなアドレスドメインは、RFC  1597で、表 17-3に示すとおりに定められています。