IPアドレスとドメイン名

0. どういうまとまりか

インターネットにつながる機器には、住所にあたる番号（IP アドレス）が割り当てられています。
番号は人には覚えにくいので、名前（ドメイン名）を付け、DNS が名前を番号に置きかえます。

分かれ目は次の 3 つ。

• IPv4 は 32 ビット、IPv6 は 128 ビット。 IPv4 のアドレスが足りなくなったので IPv6 が作られた。
• DHCP は IP アドレスを配り、NAT は IP アドレスを付けかえ、DNS はドメイン名を IP アドレスに変える。
• ネットワーク部が同じなら同じネットワーク。 区切りの位置はサブネットマスクで示す。

1. IP アドレス

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(4)-ア-(ア)

IPv4 のアドレスは 32 ビットの 2 進数です。そのままでは読めないので、8 ビットずつ 4 つに区切り、
それぞれを 10 進数（0〜255）にしてピリオドでつないで書きます。

インターネットで通信相手のコンピュータを特定するために、機器に割り当てる番号を何というか？

IP アドレス

パケットのヘッダには、宛先と送信元の IP アドレスが書かれる。

IPv4 アドレスと IPv6 アドレスは、それぞれ何ビットか？

IPv4 は 32 ビット、IPv6 は 128 ビット

IPv4 で表せるアドレスは約 43 億個しかなく、足りなくなったため IPv6 が作られた。

IPv4 アドレスを「192.168.1.10」のように書くとき、区切られた 1 つ 1 つの数はどの範囲の値をとるか？

0 から 255

32 ビットを 8 ビットずつ 4 つに区切り、それぞれを 10 進数で書くため。

グローバル IP アドレスとプライベート IP アドレスの違いは？

グローバル IP アドレスはインターネット上で重複しない番号、プライベート IP アドレスは LAN の中だけで使う番号

プライベート IP アドレスは、別の LAN どうしなら同じ番号を使ってよい。

2. DHCP と NAT

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(4)-ア-(ア)

スマートフォンを家の Wi-Fi につなぐと、自動で IP アドレスが割り当てられます。これが DHCP です。
LAN の中の機器がインターネットへ出るときは、ルータがプライベート IP アドレスをグローバル IP アドレスに付けかえます。これが NAT です。

ネットワークにつないだ機器に、IP アドレスなどの設定を自動で割り当てるしくみ（プロトコル）を何というか？

DHCP

使い終わった IP アドレスは回収され、ほかの機器に割り当て直される。

LAN の中で使うプライベート IP アドレスと、インターネットで使うグローバル IP アドレスを、ルータが相互に変換するしくみを何というか？

NAT（アドレス変換）

ポート番号もあわせて付けかえる方式（NAPT）なら、1 つのグローバル IP アドレスを、LAN の中の複数の機器で共有できる。

3. ドメイン名と DNS

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(4)-ア-(ア)

https://www.example.jp/news/index.html という URL は、
スキーム（https）・ドメイン名（www.example.jp）・パス（/news/index.html）の 3 つでできています。

IP アドレスの代わりに使う、「example.jp」のような人が読める名前を何というか？

ドメイン名

右の区切りほど大きなまとまりを表す。いちばん右の「jp」をトップレベルドメインという。

ドメイン名を IP アドレスに変換すること（名前解決）を受け持つしくみを何というか？

DNS（ドメインネームシステム）

ブラウザに URL を入れると、まず DNS サーバに問い合わせて相手の IP アドレスを得てから接続する。

URL「https://www.example.jp/news/index.html」で、「www.example.jp」と「/news/index.html」はそれぞれ何を表すか？

「www.example.jp」はドメイン名（どのサーバか）、「/news/index.html」はパス（サーバの中のどのファイルか）

先頭の「https」はスキームで、どのプロトコルで通信するかを表す。

4. ネットワーク部とホスト部

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(4)-ア-(ア)

IP アドレスの前半は「どのネットワークか」、後半は「その中のどの機器か」を表します。
どこで区切るかを示すのがサブネットマスクで、ネットワーク部にあたるビットを 1、ホスト部にあたるビットを 0 にした 32 ビットです。

IP アドレスの前半と後半は、それぞれ何を表す部分か？

前半のネットワーク部は所属するネットワーク、後半のホスト部はそのネットワークの中の機器

ネットワーク部が同じ機器どうしは、同じネットワークにいる。

サブネットマスク「255.255.255.0」は、IPv4 アドレスのどこまでがネットワーク部であることを表すか？

先頭から 24 ビット（前の 3 つの区切り）

255 は 8 ビットがすべて 1。1 が並んでいるところがネットワーク部、0 のところがホスト部。

練習問題

問 1　IPv4 アドレスは 32 ビットである。IPv4 で表せるアドレスは全部で何通りか。累乗の形と、おおよその数で答えよ。

$2^{32}$ 通り（約 43 億通り）

1 ビットで 2 通りなので、32 ビットでは 2 を 32 回かけた数になる。$2^{32}=4294967296$。
世界の人口より少なく、機器の数に足りなくなった。

問 2　サブネットマスクが 255.255.255.0 のとき、次の 2 台は同じネットワークにあるか。
（1）192.168.10.5 と 192.168.10.200
（2）192.168.10.5 と 192.168.11.5

（1）同じネットワーク　（2）異なるネットワーク

ネットワーク部は前の 3 つの区切り（24 ビット）。
（1）はどちらも 192.168.10 で一致する。（2）は 3 つ目の区切りが 10 と 11 で違うので、ネットワーク部が一致しない。

問 3　サブネットマスクが 255.255.255.0 のネットワークでは、ホスト部は 8 ビットある。機器に割り当てられるアドレスはいくつか。ただし、ホスト部のビットがすべて 0 のものとすべて 1 のものは、ネットワークそのものと一斉送信を表すので機器に割り当てない。

254 個

8 ビットで表せるのは $2^8=256$ 通り。すべて 0 とすべて 1 の 2 つを除いて $256-2=254$ 個。