IPv4アドレス(アイピーブイフォーアドレス)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

IPv4アドレスは、インターネットやその他のIPネットワークに接続されたコンピュータや通信機器を識別するために使用される番号である。IPはInternet Protocolの略称であり、IPv4はInternet Protocol version 4を指す。ネットワーク上で通信を行う際、データを送信する側と受信する側を特定する必要があり、この識別に使われるのがIPv4アドレスである。現実世界における住所のように、ネットワーク上の個々の機器に一意の番号を割り当てることで、正確な通信を可能にしている。

IPv4アドレスは、32ビットの数値で構成されている。ビットとはコンピュータが扱う情報の最小単位で、0か1の値を取る。32ビットということは、2の32乗、すなわち約43億通りのアドレスを表現できることを意味する。しかし、この32ビットの2進数をそのまま人間が扱うのは非常に困難であるため、通常は8ビットごとに区切り、それぞれを10進数に変換して、ピリオド（ドット）でつなげた形式で表記される。これを「ドット付き10進表記」と呼ぶ。例えば、「192.168.1.1」といった形式がこれにあたる。8ビットで表現できる10進数の範囲は0から255であるため、各区切りの数値はこの範囲内に収まる。この8ビットの区切りをオクテットと呼ぶ。

IPv4アドレスは、その構造上、「ネットワーク部」と「ホスト部」という2つの部分に分けられる。ネットワーク部は、そのアドレスがどのネットワークに属しているかを示す部分であり、住所で言えば市区町村や番地などに相当する。一方、ホスト部は、そのネットワーク内で個々の機器を識別するための部分であり、アパートの部屋番号のような役割を果たす。同じネットワークに属する機器はすべて同じネットワーク部を持ち、ホスト部だけが異なる。

このネットワーク部とホスト部の境界を明確にするために「サブネットマスク」が用いられる。サブネットマスクもIPv4アドレスと同様に32ビットの数値であり、ドット付き10進表記で表される。例えば、「255.255.255.0」というサブネットマスクがある。これを2進数に変換すると、先頭から24個の1が続き、残りの8個が0となる。このサブネットマスクをIPv4アドレスと組み合わせることで、サブネットマスクのビットが1に対応する部分がネットワーク部、0に対応する部分がホスト部であると判断できる。つまり、「255.255.255.0」は、IPv4アドレスの先頭24ビットがネットワーク部で、末尾8ビットがホスト部であることを示している。

また、IPv4アドレスにはいくつかの種類が存在する。大きく分けて「グローバルIPアドレス」と「プライベートIPアドレス」がある。グローバルIPアドレスは、インターネット上で一意であることが保証されたアドレスである。世界中のどの機器とも重複しないように、ICANNという国際的な組織によって管理されており、プロバイダなどを通じてユーザーに割り当てられる。このアドレスを持つ機器は、インターネット上で直接通信することが可能である。

一方、プライベートIPアドレスは、企業や家庭内のLANなど、閉じたネットワーク内でのみ使用されるアドレスである。特定の範囲（例えば、192.168.0.0から192.168.255.255など）がプライベートアドレス用として定められており、この範囲のアドレスは異なるネットワーク内であれば重複して使用することができる。プライベートIPアドレスを持つ機器は、そのままではインターネットと直接通信できない。そのため、ルーターなどが持つNAT（Network Address Translation）という技術を利用し、プライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスに変換することでインターネットへの接続を実現している。この仕組みにより、限られたグローバルIPアドレスを多数の機器で共有することができ、IPv4アドレスの消費を節約する上で重要な役割を担っている。

IPv4アドレスには、個別の機器に割り当てられない特別なアドレスも存在する。ホスト部のビットがすべて0のアドレスは「ネットワークアドレス」と呼ばれ、ネットワークそのものを表す。また、ホスト部のビットがすべて1のアドレスは「ブロードキャストアドレス」と呼ばれ、同じネットワークに属するすべての機器に対して一斉にデータを送信する際に使用される。

前述の通り、IPv4アドレスは約43億個しか存在しない。インターネットの爆発的な普及により、コンピュータやスマートフォン、IoT機器など、ネットワークに接続されるデバイスの数が急増し、IPv4アドレスは枯渇という問題に直面した。この問題を解決するために開発されたのが、次世代のプロトコルである「IPv6」である。IPv6は128ビットのアドレス空間を持ち、事実上無限に近い数のアドレスを割り当てることが可能である。現在、IPv4からIPv6への移行が世界的に進められているが、依然としてIPv4も広く利用されており、両者が共存する過渡期が続いている。システムエンジニアを目指す上では、このIPv4の仕組みを深く理解することが、ネットワーク技術の基礎を固める上で不可欠である。