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第6回 IPv4アドレス枯渇。その意味と恐らくこれから起きること

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IPv4アドレス枯渇の影響を真っ先に受けるのが日本などのアジア太平洋地域

RIRでのIPv4アドレス在庫枯渇は,世界5ヵ所で別々に発生しますが,日本は世界で最も速く最終的なIPv4アドレス枯渇に遭遇する地域にいます。

日本を担当するNIRであるJPNICは,独自にIPアドレスの在庫を持たず,必要に応じてAPNICの在庫から割り振りを行っているため,APNICが持つIPv4アドレスの在庫が枯渇すれば,IPv4アドレスの割り振りができなくなります。そのため,日本国内に対するIPv4アドレス枯渇はAPNICのIPv4アドレス在庫枯渇とほぼ同時です。

日本が参加しているAPNICには中国とインドも参加していますが,中国はここ数年急激にインターネットユーザ数を増やしています。InternetWorldStatsで公開されている資料によると,2010年時点で中国のインターネット普及率は31.6%です。人数にすると推定4億2千万人ですが,これは世界のインターネット人口の約2割です。しかも,まだまだ凄い勢いで中国のインターネットユーザは拡大しています。

中国のインターネット普及率InternetWorldStatsより)

中国のインターネット普及率(Internetworldstatsより)

このような背景があり,中国やインド2010年時点のインターネット普及率は6.9%をはじめとするアジア太平洋地域は5つあるRIRのうち最もIPv4アドレス割り振りスピードが速くなっています。割り振りスピードが速いというのは,世界5つのRIRのうち,真っ先にIPv4アドレス在庫が切れるのが恐らくAPNICになります。このため,⁠アメリカを見習ってから何かをする」という良くあるパターンが通用しない可能性があるので注意が必要です。

逆に,世界で最もIPv4アドレス枯渇到来が遅いのがアフリカのAfriNICになりそうです。今のpotaroo予測を見る限り,2014年か2015年頃にはAfriNICのIPv4アドレス在庫も枯渇しそうです。そのため,IPv4アドレス枯渇の緊急性が最も低いのもアフリカ地域なのかも知れません。また,アフリカ地域はそもそもインターネット普及率が低いので,IPv4を全く使わずに最初からIPv6をベースとしてインターネットを構築出来る可能性もあります。

IPv6への移行と「二つのインターネット」

IPv4アドレス枯渇への対策として挙げられるのがIPv6への移行です。IPv4とIPv6には互換性はないので,IPv4を使っている世界中のユーザにIPv6へと移ってもらうというものです。ただ,今のインターネットはIPv4であり,ほとんどのユーザがIPv4を使っているため,IPv6への移行は非常に長い期間(たとえば10年以上?20年以上?)をかけて行われるものと思われます。

その間は,同じIPv4アドレスを複数人で使いながら密度がどんどん上昇するIPv4が継続して利用される一方で,IPv6も利用されるという「IPv4とIPv6によるデュアルスタック環境」になります。IPv4とIPv6には互換性がないので「二つのインターネット」が存在している状態です。

インターネットをレイヤー分けして考えると,これまでのIPv4だけのインターネットは以下のように表現できます。IPを表す第3層(ネットワーク層)だけプロトコルが単一で,それ以外は全て複数のプロトコルが存在しています。IPの部分だけが単一になった砂時計のような形です。

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このように,⁠IP部分はIPv4だけ」という前提で設計されているソフトウェアや環境は世界中に溢れています。IPv4考案当初はコンピュータも今よりも遥かに非力で,32ビットが表す空間は当時としては無限のような大きさであったのだろうと思います。

しかし,インターネットが普及し,一人で何個ものIPアドレスを利用するような使い方が当たり前になったのでIPv4のアドレスが足りなくなってしまいました。そこでIPアドレス空間が大きいIPv6への移行が提案され,今までは単一であることが前提であった「IP」が1つから2つへと変わろうとしているのが,IPv4アドレス枯渇とIPv6への移行です。

そして,砂時計は以下のような形に変化します。

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現時点で,もうすでにIPv6のインターネットは存在しています。日本国内ではさまざまな事情により,まだIPv6サービスを開始できていない事業者が多いのですが,今後IPv6対応は増えて行きます。一般のインターネット利用者も,サーバやネットワークの管理者も,通信が関連するプログラムを書くプログラマも,⁠1つが前提」であったIP層が「2つ存在しているデュアルスタック環境」になることを意識しなければならない場面が増えそうです。

今後,一般家庭での論理的な接続形態は以下のようになります。各家庭では,ISPを通じてインターネットへと接続するための機器であるCPE(Consumer Premise Equipment,モデムやSOHOルータなどの機器の総称)を通じてIPv4とIPv6の両方のインターネットへと接続するようになるでしょう。

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上記図では,CPEを通じて二つのインターネットへと接続していますが,これは論理的な概念図であり,実際の物理的な接続としては,ユーザ機器とCPE間は一つの物理回線(無線や有線などでの接続は1つでCPEと繋がっている状態)となります。

このように,一般家庭への配線だけを考えれば,結局は1つの回線の中にIPv4とIPv6の両方のパケットが流れるだけであり,物理的には全く同じ通信路やトポロジになる部分も多いです。また,ネットワークの向こう側に存在するWebサーバなどの各種サーバは,IPv4とIPv6両方で接続できるように設定されると思われるので,全く異なる2つのインターネットができるというよりは,⁠実体は同じもしくは非常に近い要素が混在している2つのインターネット」という形になるのではないでしょうか。

ということで,⁠2つに分離する」というのは,ちょっと言い過ぎな部分もありますが,要として1つだったものが2つに増えるというインパクトは小さくはありません。今までは,インターネットを構成しているIPは一種類であることを前提としていたものはいろいろあるので,それが2つに増えるというのはいろいろとややこしい話があります。

IPv6への移行と,IPv4アドレス枯渇対策は似て非なる物

IPv4アドレス枯渇というコンテキストでよく語られているIPv6ですが,IPv4アドレス枯渇対策とIPv6への移行は,狭義では全く別の話であるというのが最近の私の主張です。

多少ややこしい話なのですが,広義ではIPv6への移行はIPv4アドレス枯渇対策です。しかし,狭義ではIPv4アドレス枯渇対策は,IPv4上で行わなければいけません。

これは,現時点のインターネットはIPv4で動いておりユーザもIPv4を使っているためです。現時点で急いでIPv6への移行をしても,ほとんどのIPv4ユーザは使ってくれません。今のインターネットを利用している今のユーザと,インターネットを使って通信を行うには,少なくともユーザ側はIPv4で行われる通信を使う必要があります。

IPv4アドレスが枯渇するということは,IPv4アドレスをこれ以上新たに割り当てられなくなるということであり,それでも規模を拡大したい場合には今あるIPv4アドレスをどうやって使い回すかという話になってきます。そして,今あるIPv4アドレスを使い回すために,一部のIPv4アドレスの利用を圧縮して他にまわすようなことが要求されるようになります。このようなことを考えたり準備をするのが,IPv4アドレス枯渇対策です。

一方で,IPv6への移行というのは,IPv4との互換性がないIPv6を多くのユーザに使ってもらうようにしていく活動です。これ以上IPアドレススペースを拡大出来ないIPv4ではなく,IPアドレススペースが巨大なIPv6へと引っ越してもらうことです。みんながIPv4の世界に居て,IPv6の世界に居ない状態で,自分だけIPv6へと引っ越してもあまり意味がありません。

⁠IPv4アドレスが枯渇したから対策としてIPv6へと移行を急ぐべきだ!」というのは,マクロな視点で見た場合は,確かに解決策です。インターネット全体や,国としてという視点で見た時には,IPv6への移行が「解決策」と言えそうです。

しかし,IPv4アドレス枯渇が実際にトリガーされた後に,痛みを伴う個々の事業者やユーザを主体として見た時には,IPv4アドレス枯渇対策というのは「限られたIPv4の世界でどうやって規模拡大を実現するか?」という話になります。

著者プロフィール

あきみち

「Geekなぺーじ」を運営するブロガー。

慶應義塾大学SFC研究所上席所員。全日本剣道連盟 情報小委員会委員。通信技術,プログラミング,ネットコミュニティ,熱帯魚などに興味を持っている。

近著「インターネットのカタチ - もろさが織り成す粘り強い世界」

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