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日々、ますます多くのユーザーやデバイスが登場する中で、こうした増大するニーズに対応するには、より新しく高性能な機器とソフトウェアが必要です。そこで登場したのがIPv6です。これは、古き良きIPv4に対応する現代版と言えます。しかし、この2つにはどのような違いがあり、IPv6がずっと前から存在しているにもかかわらず、なぜ2024年になってもIPv4を使い続けるのでしょうか。今すぐIPv6へ切り替える必要はあるのでしょうか。詳しく知るには、この記事を読み進めてください。
IPv4 vs. IPv6: 概要
バージョンに関係なく、Internet Protocol (IP) は、デバイスが他のデバイスとデータをやり取りするためのルールの集合です。Internet Protocolアドレスは、あなたのガジェットを識別する一意のIDです（荷物に記載された住所のようなものです）。あなたと同時に、どれほど多くの人がGoogleで何かを検索しているか想像してみてください。Googleは、あなたがまさにその特定のデータを要求したことや、どこへ応答を送ればよいかをどのように判断しているのでしょうか。IPアドレスがそれを可能にしています。IPv4とIPv6はInternet Protocolのバージョンであり、使用するバージョンによってアドレスの形式もそれぞれ異なります。
IPv4は最初のIPバージョンではありませんが、独立した仕様として初めて広く使われたバージョンです。1981年に導入され、現在も使用されています。IPv4アドレスは187.45.657.97のように見えます。実際には、ドットで区切られたオクテットと呼ばれる4つの10進数で構成されています。IPv4アドレスのサイズは32ビットです。IPv4は約43億個の一意なアドレス（4,294,967,296）を提供します。十分に多いように聞こえますが、実際には足りず、それが1995年のIPv6登場につながりました。
IPv6はIPv4をベースにしつつ、セキュリティとルーティング効率の面でより多くの利点を提供します。IPv6では、ヘクステットと呼ばれる8つの16進数を使用し、それぞれをコロンで区切ります。16進数とは、各数値に0から9までの数字とAからFまでの文字を含められることを意味します。これにより、340澗（!）ものアドレスを扱えます。このようなアドレスのサイズは128ビットです。形式は2001:0db8:85a3:0000:0000:0000:0370:7334のようになります。
特に人がIPv6アドレスを手入力する場合に起こり得るミスを防ぐため、ゼロ圧縮が使われます。これにより、各ヘクステットの先頭のゼロを省略し、隣接するゼロのブロックを圧縮できます。ブロックを圧縮する際は、それらをコロンに置き換えます。混乱を避けるため、ブロック圧縮は一度だけ可能です。そうしないと、いくつ圧縮されたのか判別しにくくなります。そのため、先ほどのIPv6の例は2001:db8:85a3::370:7334のようになります。
それでは、IPv4とIPv6の違いを見ていきましょう。
IPv4 vs. IPv6: 違い
アドレス設定
IPv4とIPv6はいずれも、手動および自動のアドレス設定に対応しています。ただし、その仕組みには違いがあります。静的設定について言えば、IPv4とIPv6のどちらも、管理者がアドレスとプレフィックス長を設定する必要があります（IPv4ではサブネットマスクの場合もあります）。
自動設定に関しては、さらに多くの違いがあります。自動設定には特定のプロトコルが必要です。IPv4ではDHCPプロトコルを使用します。この場合、DHCPサーバー（ルーターであることもあります）が、事前定義されたプールからIPアドレスを割り当てます（そのプールはインターネットサービスプロバイダーが提供します）。
DHCPが利用できない場合、デバイスは169.254.0.0/16の範囲でアドレスを自己割り当てします。これはautomatic private IP addressing (APIPA) と呼ばれ、Windowsやその他のオペレーティングシステムで利用できます。
IPv6では、さらに多くの可能性があります。まず、stateless address autoconfiguration (SLAAC) が利用できます。デバイスは、ルーターが提供するネットワークプレフィックスと、ランダム値またはMACアドレスを使ってIPアドレスを生成します。この方法では、DHCPサーバーは不要です。それでもDHCPv6プロトコルは存在します。DHCPv6は2つの方法で動作できます。IPアドレスを割り当て、DNSなどの設定情報を提供する方法、またはIPアドレスを割り当てずに設定情報だけを提供する方法です。
リンクローカルアドレス（ローカルリンクまたはネットワークセグメント内で有効なIPアドレスの一種）も、IPv6ではよりシンプルです。IPv4では、この機能は標準ではありません。その代わり、DHCPサーバーが利用できない場合はAPIPAを使用する必要があります。IPv6ではリンクローカルアドレスが自動的に割り当てられるため、手動設定やDHCPサーバーは必要ありません。
こうした違いは、主にIPアドレスプールのサイズに起因します。IPv4アドレスは十分ではないため、特に大規模ネットワークでは利用可能なアドレスを慎重に管理する必要があります。
ローカルネットワークの場合、複数のデバイスが通常、同じパブリックIPアドレスを共有しながら、それぞれ一意のプライベートIPアドレスを使用します。たとえば、自宅でwi-fiネットワークを使用する場合、各デバイスはこのネットワーク内でそれぞれのIPアドレス（プライベートIP）を持ちます。それでも、Googleで何かを検索すると、Webサイトから見えるのは常にルーターのIPアドレス、つまりパブリックIPアドレスです。データパケットがルーターを通過する際に、IPアドレスは変更されます。この技術はnetwork address translation (NAT) と呼ばれます。NATにも時間とリソースが必要で、物事を複雑にします。IPv6のアドレスプールは大幅に大きいため、すべてのデバイスが独自のIPアドレスを持てるようになり、NATの必要性がなくなります。これにSLAACが加わることで、IPv6では管理がはるかに容易になります。
ヘッダー
IPv4パケットとIPv6パケットはいずれもヘッダーを持ちます。ただし、その構造は異なります。IPv4ヘッダーのサイズは、ヘッダーに含まれるオプションによって20〜60バイトの範囲で変わる可能性があります。一方、IPv6ヘッダーは40バイトの固定長です。IPv6はヘッダー拡張を通じてオプションを管理します。IPv4ヘッダーには12個のフィールドがあり、追加オプションがある場合はさらに増えますが、IPv6ヘッダーは8個だけです。IHL（internet header length）やチェックサムなどのフィールドは省略されています。シンプルなヘッダーは処理時間が短く、エラーの余地も少なくなります。
サブネット化
ネットワーク管理は、サブネット化なしには成り立ちません。すべてのIPアドレスには、サブネット部分とホスト部分が含まれます。たとえば、187.45.657.97/16は、アドレスの最初の16ビットがネットワークを定義し、残りがホストを指定することを意味します。IPv4ではvariable length subnet masking (VLSM) を使用します。サブネット部分とホスト部分に固定された数値はありません。IPv6はVLSMをサポートしていません。その代わり、ネットワーク部分に64ビット、ホスト部分に64ビットが固定されています。VLSMがないことでネットワーク設計はよりシンプルになり、より簡単で高速なルーティングと、より予測しやすいアドレス設計が可能になります。
一部の情報源では、IPv4はクラスシステムを実装し、IPv6はclassless inter-domain routing (CIDR)を使用すると説明されることもあります。しかし、IPv4においてもクラスはすでに過去のものです。このバージョンにもCIDRは統合されています。CIDRの基本原則はIPv4とIPv6の両方で機能し、違いはIPv6がより大きなIPプールを提供することによって生じます。
アドレスの種類
IPv4とIPv6のどちらにも、いくつかの種類のアドレスがあります。IPv4には、ユニキャスト（単一デバイス向け。デバイス間通信に使用）、ブロードキャスト（ローカルネットワークセグメント内のすべてのデバイスへデータパケットを送信するために使用）、マルチキャスト（ブロードキャストより選択的で、デバイスのグループへパケットを送信するために使用。会議やストリーミングに便利）があります。
IPv6では、ユニキャストとマルチキャストアドレスが提供されます（ただし、より広範な機能を備えています）。同時に、ブロードキャストアドレスはなく、その代わりにエニーキャストアドレスを提供します。これは最も近いデバイスにパケットを配信するために使用され、複数のデバイスがこのようなアドレスを共有できます。エニーキャストIPは負荷分散の目的で役立ちます。また、IPv6では先ほど説明したリンクローカルアドレスも提供されます。
セキュリティとデータ配信
IPv6は、セキュリティとデータ配信を次のレベルへ引き上げます。
- IPsecプロトコルはIPv6に組み込まれていますが、IPv4では任意です。
- IPv6は暗号化と認証を使用しますが、IPv4では提供されていません。
- IPv4では送信者と転送ルーターの両方がデータパケットを断片化できますが、IPv6では送信者だけがそれを行えます。これにより、データパケットの損失や破損のリスクが低下します。また、すべてのパケットが同じサイズと構造になるため、処理も容易になります。
- パケットフロー識別はIPv6で利用できますが、IPv4では利用できません。この機能により、データパケットの分類と追跡が可能になり、データが最適化された経路を通り、損失が発生しないようにできます。
- IPv4とは異なり、IPv6は接続整合性機能を提供します。これにより、デバイス間のセッションが安定しており、不正な変更が発生していないことを確認できます。また、パケット損失、漏えい、エラーの防止にも役立ちます。
IPv4からIPv6へ移行する際の課題
これらすべての利点を見ると、なぜIPv4が今も使用されているのか疑問に思うかもしれません。答えはシンプルです。このような大規模な変更には時間と費用がかかるからです。
- すべてのWebソースがIPv6トラフィックをサポートしているわけではありません。
- IPv6では、より高性能なソフトウェアやハードウェアが必要になることが多く、すべてを置き換えるには多額のコストがかかります。
- 古いデバイスはIPv6とまったく互換性がない場合があります。
- IPv6ネットワークを管理するには、より多くの訓練を受けたスタッフやネットワーク管理者が必要です。
そのため、移行プロセスは今も進行中です。現在はIPv4とIPv6の両方を使用しているため、それらを共存させ、動作させる必要があります。このための技術はいくつかあります。
IPv4からIPv6へ切り替えるための戦略
デュアルスタック技術
適切な技術的特性を備えたデバイスは、IPv4プロトコルとIPv6プロトコルを同時に運用できます。宛先アドレスに基づき、リクエストとレスポンスを同時に処理します。デュアルスタック技術を用いたネットワークでは、ルーターがIPv4とIPv6の両方のトラフィックを処理でき、デバイスはIPv4アドレスとIPv6アドレスの両方を持つことができます。この方法により、IPv4からIPv6へ段階的に移行できます。IPv4に依存しているすべてのアプリやハードウェアを、すぐに廃止または更新する必要はありません。
トンネリング
トンネリングは、IPv4ネットワーク経由でIPv6トラフィックを送信できるため、VPNに少し似ています。別のIPv6ノードへデータを届けるための「トンネル」を作成します。
NAT
IPv4アドレスはIPv6形式へ変換でき、すべてではありませんが一部のIPv6アドレスはIPv4へ変換できます。network address translation技術は、あるアドレス形式を別の形式へ変換することで、当初は異なるプロトコルに依存しているデバイス同士が通信できるようにします。
IPv4、IPv6、プロキシ
プロキシの主な原則は、IPv4プロトコルとIPv6プロトコルのどちらでも同じように機能します。同時に、移行上の課題も同じまま残ります。IPv4プロキシは通常IPv6を処理できませんが、IPv6プロキシはデュアルスタック技術、トンネリング、NATを使用して両方のプロトコルバージョンを処理できることがよくあります。同時に、混在環境では漏えいが発生する可能性があります。だからこそ、DataImpulseのような信頼できるプロバイダーを選ぶ必要があります。DataImpulseなら、倫理的に調達されたレジデンシャル、モバイル、データセンタープロキシを利用でき、HTTP(S)とSOCKS5プロトコルを選択し、国、都市、ZIPコードをターゲティングし、ASNを除外するなど、ニーズに合わせたさまざまな機能を利用できます。
まとめ
IPv6は十分な数のIPアドレスを提供するだけでなく、ルーティングを簡素化し、その結果として速度を向上させると同時に、セキュリティ面でもより多くの機能を提供します。MacOS、Linux、Microsoft、Android OSはIPv6プロトコルに対応できます。USA、EU、日本、韓国、中国、その他の国々ではIPv6の導入が積極的に進められています。一方で、互換性の問題、コスト、訓練を受けたスタッフの不足も存在します。あるプロトコルから別のプロトコルへの移行は、プロキシを含む他の技術にも影響します。プロキシの機能自体は同じままですが、混在環境で運用するにはいくつかの課題があります。問題を避けるには、信頼できるプロバイダーを選ぶことが不可欠です。DataImpulseは、広大なIPプールと幅広い機能で、お客様のニーズに対応する準備ができています。開始するには、「Try now」ボタンをクリックするか、[email protected]までメールでお問い合わせください。