IPv4 over IPv6(アイピーブイフォー オーバー アイピーブイシックス)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

IPv4 over IPv6は、IPv6ネットワークを介してIPv4の通信を行うための一連の技術の総称である。インターネットの通信プロトコルが、アドレス枯渇問題を抱えるIPv4から、事実上無限に近いアドレス空間を持つIPv6へと移行する過渡期において、両者の互換性を保ち、スムーズな移行を促進するために開発された。この技術群の基本的な考え方は、IPv4でやり取りされるデータパケットを、そっくりそのままIPv6パケットのデータ部分として格納し、IPv6ネットワーク上を輸送することにある。これにより、通信経路の途中がIPv6にしか対応していない環境であっても、最終的な宛先がIPv4アドレスを持つサーバーや機器である場合に通信を成立させることが可能となる。

IPv4 over IPv6の核心となる仕組みは「カプセル化」と呼ばれるプロセスである。送信側のネットワーク機器は、宛先がIPv4アドレスである通信パケット（IPv4パケット）を受け取ると、それをペイロード、つまり荷物として扱って、新たにIPv6パケットを生成する。この新しいIPv6パケットのヘッダには、IPv6ネットワーク上での宛先情報が書き込まれ、そのペイロード部分に元のIPv4パケットがまるごと格納される。このようにIPv4パケットをIPv6パケットで包み込む処理がカプセル化である。カプセル化されたパケットは、通常のIPv6パケットとしてIPv6ネットワーク網を転送される。そして、IPv6ネットワークの出口に相当する受信側のネットワーク機器に到達すると、「カプセル化解除」という逆の処理が行われる。ここでは、IPv6パケットのヘッダが取り除かれ、ペイロード部分から元のIPv4パケットが取り出される。取り出されたIPv4パケットは、最終的な宛先であるIPv4機器へと届けられる。この一連の流れにより、通信の出発点と終着点がIPv4環境であっても、その経路上にIPv6ネットワークが存在する場合の通信が実現される。このとき、途中のIPv6ネットワークは、内部にIPv4パケットが格納されていることを意識する必要はなく、単なるIPv6パケットとして中継処理を行う。この仮想的な通信路を形成する技術は、一般的に「トンネリング」と呼ばれる。

IPv4 over IPv6を実現する具体的な技術方式は複数存在するが、代表的なものにDS-LiteやMAP-Eがある。これらは主にインターネットサービスプロバイダが、加入者に対してIPv6接続を提供しつつ、既存のIPv4インターネットへのアクセス手段を確保するために利用する。DS-LiteはDual-Stack Liteの略であり、加入者宅内のルーターとプロバイダ側の設備との間にトンネルを構築する方式である。加入者宅内ではプライベートIPv4アドレスが使用され、IPv4パケットはルーターでカプセル化されてプロバイダ側のAFTRと呼ばれる装置に送られる。AFTRは、カプセル化を解除してIPv4パケットを取り出し、NAPT（Network Address Port Translation）という技術を用いてグローバルIPv4アドレスに変換してから、IPv4インターネットへ送り出す。これにより、プロバイダは限られた数のグローバルIPv4アドレスを多数の加入者で共有できる。一方、MAP-EはMapping of Address and Port with Encapsulationの略で、DS-Liteを発展させた技術である。MAP-Eでは、各加入者にあらかじめグローバルIPv4アドレスの一部と利用可能なポート番号の範囲をルールとして割り当てておく。加入者宅内のルーターはこのルールに基づいて変換処理を行うため、プロバイダ側でAFTRのような集中的なNAPT装置が通信の状態を管理する必要がなくなる。これにより、ネットワーク全体の拡張性が向上し、設備の負荷が軽減されるという利点がある。

これらの技術は、IPv4とIPv6という異なるプロトコルが混在する現在のインターネット環境において、相互接続性を保証するための重要な橋渡し役を担っている。利用者が意識することは少ないが、インターネット接続の裏側でIPv6への移行を支える基盤技術として広く活用されている。ただし、カプセル化によってパケットのサイズが若干増加するオーバーヘッドや、処理の複雑化に伴うわずかな遅延が発生する可能性といった課題も存在する。最終的な目標は、すべての通信がIPv6で行われる世界であるが、その完全移行が完了するまでの間、IPv4 over IPv6は不可欠な技術であり続けるだろう。