IPv4 と IPv6 にはどのような違いがありますか?
IPv4 と IPv6 は、インターネットプロトコル (IP) アドレッシングシステムの 2 つのバージョンです。IP は、インターネットを介してデータを交換する一連の通信ルールです。中核を成すインターネットは、ネットワーク技術を通じて相互にデータを共有する数十億のデバイスの集まりです。IP は番号付けシステムを使用して、接続されているすべてのデバイスに固有の識別番号またはアドレスを付与します。IPv4 は 32 ビットのアドレス形式を使用しており、40 億を超えるアドレススペースに対応できます。インターネットとモノのインターネット (IoT) システムの拡大に伴い、IPv4 のアドレス範囲では不十分であることが判明しています。128 ビットのアドレス形式を使用し、1x10 36 を超えるアドレスを収容できる IPv6 によって段階的に廃止されつつあります。
IPv4 と IPv6 にはどのような類似点がありますか?
IPv4 と IPv6 の主な機能は、基盤となるネットワークインフラストラクチャに関係なく、インターネット経由でデータを送受信し、正しいデバイスにルーティングすることです。ルーティング、つまりパケットフロー識別は、すべてのインターネット通信を支える主要なテクノロジーです。次のセクションでは、いくつかの類似点について説明します。
指定命名制度
世界の各国に固有の名前があるように、IPv4 と IPv6 は、インターネット上のすべてのデバイスに一意の名前を付けたり、識別したりできるように設計されています。これには、コンピュータ、携帯電話、IoT ネットワークデバイスが含まれます。
コアプロトコル
IPv4 と IPv6 はどちらも伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル (TCP/IP) プロトコルの一部です。これらのプロトコルは、1980 年代初頭以来、インターネットの標準運用フレームワークを統制してきました。TCP/IP スイートには、ユーザーデータグラムプロトコル (UDP) も含まれています。IP バージョン 4 という名前にもかかわらず、IPv4 は最初のインターネットプロトコルでした。同様に、IPv6 は 1995 年に初めて指定されましたが、2017 年までインターネット標準として、または TCP/IP スイートの一部として公開されることはありませんでした。
コネクションレスデータ伝送
IPv4 と IPv6 は、マルチパケットルーティングを使用してデータを小さなブロックに分割してインターネット経由で送信するコネクションレスプロトコルです。IPv4 と IPv6 は、これらの各パケットがたどるパスを決定します。つまり、同じデータからのパケットは、インターネット上で異なるインターネットトラフィックルートを経由する可能性があります。パケットは、受信側デバイスで正しい順序で再構成されます。これは、OSI モデルのトランスポート層で TCP または UDP によって行われます。
主な相違点:IPv4 と IPv6 の比較
IPv4 と IPv6 のパケットの構成は異なり、IPv6 ではヘッダーが異なり、全体的にヘッダースペースが短くなります。IPv6 では、ルーティングオプションを拡張するための機能として、個別のヘッダーパケットも用意されています。ユーザーの観点から見ると、次の 3 つの主な違いがあります。
アドレススペース
IPv4 の完全なアドレススペースは 2³²、つまり 4,294,967,296 個の IP アドレスです。IPv6 のアドレススペースは、2¹ ²、つまり 3.403×10³、つまり 340,282,366,920,938,000,000,000,000,000,000,000,000,000 のユニーク IP アドレスという非常に大きなアドレス空間を持っています。その数字は、英語で約 340 アンデシリオン、300 デシロンに相当します。
IPv4 インターネットアドレスのうち、約 5 億 8800 万の予約済み IP アドレスがあり、残りは公開されています。インターネットデバイスの拡大により、未割り当ての IPv4 インターネットアドレスは 2011 年に使い果たされました。IPv6 はこのアドレススペースの枯渇を解決しますが、現在の解決策は IPv4 の上にネットワークアドレス変換 (NAT) などの他のアドレスシステムを階層化することによる抽象化です。
IPv6 には予約済みの IP アドレスも多数ありますが、アドレススペース全体がはるかに大きいため、比較するとそれほど大きな数ではありません。現在の推定では、アドレススペースは無限大です。
ネーミング
IPv4 では、アドレス名は 4 つの 10 進数 (0〜255の範囲) の数値アドレスで表されます。各アドレスは 8 ビットを表し、3 つのフルストップで区切られています。
197.0.0.1
IPv6 では、アドレス名はコロンで区切られた 4 ビットを表す、数字 (0～9) と文字 (A～F) で構成される 8 つの 16 進数で表されます。
2600:1400: d: 5a3:: 3bd4
グループ内の複数のゼロは、空のコロンブロックに圧縮できます。
コミュニケーションタイプ
通信効率を向上させるために、IPv4 と IPv6 はどちらも異なるアドレスタイプをサポートしているため、1 つのデバイスがネットワーク内の複数のデバイスと同時に通信できます。IPv4 は、1 対 1 (ユニキャスト)、1 対すべて (ブロードキャスト)、および1対多 (マルチキャスト) のアドレス指定とマルチパケットルーティングをサポートします。また、IPv6 は、マルチパケットルーティングによるユニキャスト、マルチキャスト、およびエニーキャストアドレッシングをサポートします。エニーキャスト通信では、データパケットは、ある送信者から、同じエニーキャストアドレスを共有する複数の受信者のうち最も近い受信者に送信されます。「最も近い」経路は、宛先に到達するまでの最短経路または最低コストを計算するルーティングプロトコルによって決定されます。
IPv6 は IPv4 よりどのように改善されていますか?
IPv4 が期待どおりに動作するにはネットワークアドレス変換 (NAT) が必要なため、IPv6 は本質的に IPv4 よりもパフォーマンスが優れています。これらのトランスレータは、IPv4 のアドレススペースを人為的に膨張させるためにネットワークにインストールされます。つまり、スタンドアロン IP アドレスの数がずっと前に使い果たされても、パケットは正しいデバイスにルーティングできるということです。IPv6 では、NAT が不要になり、変換によるパフォーマンスのオーバーヘッドがなくなります。IPv6 のその他の改善点は次のとおりです。
オートコンフィグレーション
IPv4 では、IP アドレスの割り当てを処理し、ネットワークに接続されたマシンを識別するために、Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) サーバーが必要です。IPv6 では、ステートレスアドレス自動構成 (SLAAC) が使用され、デバイス自体が外部のパーティやプロトコルなしで独自のアドレスを自動構成できます。DHCP が不要になることで、ネットワーク全体のトラフィックも少なくなります。
ルーティング
IPv6 には、IPv4 よりもインターネット経由のルーティングを効率化する機能があります。これには、NAT の削除、ルーティングヘッダーの簡略化、Neighborhood Discovery Protocol (NDP)、階層型アドレッシングとサブネット化、およびルート集約が含まれます。
セキュリティ
IPv6 は、IPv4 よりも多くのセキュリティをプロトコルに組み込んでいます。これには、標準のインターネットプロトコルセキュリティ (IPsec) 、プライバシー拡張を含める機能、OSPFv3 などのより安全なルーティングプロトコルが含まれます。
IPv4 で IPv6 を使用するのはどのような場合ですか?
IPv4 よりも IPv6 が改善されているにもかかわらず、インターネットのほとんどは依然として IPv4 で動作しています。レガシーインフラストラクチャは IPv4 を実行しているため、IPv6 への更新は高価で複雑な移行になる可能性があります。しかし、IPv6 は、ISP やモバイル、IoT 製造など、最先端のネットワークが有益な業界では標準になりつつあります。
特に複雑な IoT やマイクロサービスの要件を伴う最新のネットワークインフラストラクチャの構築を検討している組織にとって、IPv6 をデフォルトとして構築することはアーキテクチャ上の賢明な決定です。同様に、IPv6 は、すでに IPv4 のオーバーヘッド管理と枯渇への対処に苦労している大規模なグローバル組織にとって、将来のネットワークの持続可能性を確保することができます。
相違点の要約:IPv4 と IPv6 の比較
| IPv4 |
IPv6 |
|
| 内容 |
インターネットプロトコルバージョン 4 |
インターネットプロトコルバージョン 6 |
| アドレスサイズ |
32 ビット、または 2 32 個の IP アドレス |
128 ビット、または 2 128 個の IP アドレス |
| 命名基準 |
数値の IP アドレス。フルストップで区切られた 3 桁の数字が 4 ロット。 197.0.0.1 |
英数字アドレス。コロンで区切られた 4 文字の 16 進数を 8 ロット。 2600:1400: d: 5a3:: 3bd4 |
| ループバックアドレス |
127.0.0.1 |
::1 |
| アドレス変換が必要 |
はい、ネットワークアドレス変換 (NAT) を通じて |
無 |
| パケットアドレッシング |
ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャスト |
ユニキャスト、マルチキャスト、エニーキャスト |
| アドレス構成 |
手動設定と DHCP 設定 |
ステートレスアドレス自動設定 (SLAAC) を使用したデバイスの自動構成。DHCPv6 はステートフル接続でもサポートされています。 |
| ヘッダーサイズ |
変数:20 バイト。オプションのフィールドとフラグを追加すると、最大 60 バイトまで増加する可能性があります |
固定。40 バイト。個別の拡張ヘッダーのサイズはさまざまです。 |
| ヘッダーチェックサム |
有 |
無 |
| オプション・エクストラ |
オプションコントロールの限定サポート |
ルーティング、フラグメンテーション、サービス品質などを強化するために、多数の拡張ヘッダーが用意されています。 |
| プライバシー |
アドレスの最後の 8 ビットを隠すための IP アドレスマスキング |
ランダムな一時アドレスを使用する IP プライバシー拡張機能 |
| フラグメンテーション |
ルーターによる処理 |
発信者による処理 |
| DNS 解決 |
A レコード |
AAAA レコード |
| ルーティング効率 |
ヘッダーで処理 |
ルーティングテーブルで処理 |
| モバイルサポート |
モバイル IP が必要 |
ビルトイン |
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