IPv6とは何か?なぜ私たちはIPv6を採用するのか?
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主なポイント
IPv6はIPv4に代わるものとして導入され、近年の強化された機能と成長により「次世代インターネット」と呼ばれることが多い。 IPv6が必要な理由 IPv4の課題 1. NAT技術はネットワークのパフォーマンスを低下させる。NATではアドレス不足の問題を完全に解決することはできない。
IPv6はIPv4に代わるものとして導入され、その強化された機能と近年の普及拡大から「次世代インターネット」と呼ばれることが多い。IPv6(インターネットプロトコルバージョン6)はIPv4のアップグレード版である。
IPv6が必要な理由
IPv4の課題
1. IPアドレスの不足
以前のバージョンであるIPv4は32ビットのアドレス指定方式を採用し、43億台以上のデバイスをサポートしています。これは膨大な数に聞こえるかもしれませんが、実際にはこれだけでは十分ではありません。インターネット、パソコン、スマートフォン、そしてIoT(モノのインターネット)デバイスの利用が急速に増加しているため、今後さらに多くのIPアドレスが必要になるでしょう。
2. NAT技術はネットワークパフォーマンスを低下させる。
現在、アドレス不足の解決策としては、ネットワークアドレス変換(NAT)技術が用いられています。NATは、複数のイントラネットホストをパブリックIPアドレスに変換してインターネットに接続する技術です。この技術は一時的にアドレス不足の問題を解決できますが、新たな問題を引き起こします。アドレス変換は機器に大きな負荷をかけるため、ネットワーク性能の低下、遅延の増加、ユーザーエクスペリエンスの低下といった問題が必然的に発生します。
3. NATはアドレス不足の問題を完全に解決することはできません。
NATは、1つのパブリックネットワークアドレスが複数のユーザーのトラフィックを伝送することを認識しているため、ポート番号を使用して異なるユーザーの接続を区別しますが、パブリックネットワークIPには最大で65,535個のポートしかないため、伝送できる接続数には制限があります。ユーザーデータが増加し続けるにつれて、より多くのパブリックIPを使用する必要が生じます。
近年、モバイルインターネットの急速な発展とデータフローの増加に伴い、IPv6への移行が喫緊の課題となっており、そのため多くの大手インターネット企業がIPv6への移行を主導している。
4. モノのインターネット(IoT)の発展に適応できない
あらゆるものが相互接続されており、あらゆるものにIPアドレスが必要です。当然ながら、IPv4では力不足です。今日、世界のネットワーク接続機器の数は世界の人口を上回っています。今後数年間で、自動車、テレビ、デジタルセットトップボックス、電気メーター、カメラ、医療機器など、数十億もの機器がネットワークに接続されるでしょう。
5. ブロードキャスト機構の存在は、ネットワーク性能の低下を引き起こします。
IPv4におけるARPやDHCPといった必要なプロトコルはブロードキャストされるため、ネットワークのパフォーマンスを消費する。
IPv6はこれらの問題をどのように解決するのでしょうか?
1. IPv6はこれらの問題をどのように解決するのでしょうか?
IPv6は128ビットのアドレス指定方式を採用しており、340兆兆を超えるアドレスをサポートしています。理論上、アドレスの数はほぼ無制限であり、IPv6を使えば地球上の砂粒一つ一つにアドレスを割り当てることが可能です。
2. ネットワークパフォーマンスの向上
IPv6は、NATによって引き起こされるパフォーマンスの低下を回避できるだけでなく、ヘッダー構造を簡素化し、データ転送をより効率的にすることもできます。
IPv4ヘッダーと比較して、IPv6ヘッダーはIHL、識別子、フラグ、フラグメントオフセット、ヘッダーチェックサム、オプション、パディングフィールドを削除し、フローラベルフィールドのみを追加するため、IPv4と比較してIPv6ヘッダーの処理が大幅に簡素化され、処理効率が向上します。
もちろん、IPv6ヘッダーのこれらのフィールドはすべて有用ですが、必要なときにそれらが存在しない場合はどうなるのでしょうか?IPv6では、必要に応じてヘッダーフィールドを拡張し、必要な機能を実現できる拡張ヘッダーの概念が導入されています。たとえば、IPフラグメンテーションが必要な場合は、フラグメンテーション用の拡張ヘッダーを追加できます。
さらに、IPv6ではブロードキャスト方式が廃止され、IPv4のブロードキャストがマルチキャストに置き換えられることで、ネットワーク全体におけるブロードキャストメッセージのパフォーマンス消費を削減できます。具体的な原理については後ほど詳しく説明します。
3. 操作とメンテナンスの簡素化、自動アドレス指定
IPv4では、端末のアドレス自動取得を実現するためにDHCPが必要ですが、IPv6はアドレスを自動的に設定する機能を備えています。
4. より安全
IPv6はIPsec拡張ヘッダーをネイティブにサポートしており、あらゆる面からデータ伝送のセキュリティを確保できます。そのため、IPv4のOSPFとVRRPは、自身のセキュリティをどのように確保するかを検討する必要があり、ネイバー検証メカニズムを導入しているのに対し、IPv6版のOSPFv3とVRRPは、IPv6自体がセキュリティを実現できるため、設計上の検証メカニズムを必要としないことがわかります。
