インターネットに接続するすべてのデバイスには、インターネットプロトコルアドレスが必要です。サーバー、ルーター、クラウドワークロード、オフィスネットワーク、モバイル電話、セキュリティカメラ、バーチャルマシン、およびIoTデバイスは、データを送信および受信するためにIPアドレスに依存しています。現在使用されているインターネットプロトコルの2つの主要バージョンは、IPv4とIPv6です。
IPv4は数十年にわたりインターネットをサポートし、日々のオンライン作業において不可欠な存在です。しかし、そのアドレス容量には限界があり、未使用のIPv4アドレスのグローバルな供給はすでに枯渇しています。その結果、IPv4アドレスはますます価値が高くなり、転送、リース、回収、あるいはより複雑なネットワークアドレス変換戦略が必要となることが多くなりました。
IPv6はこの長期的なアドレス不足を解決するために作成されました。それははるかに大きなアドレス空間を提供し、ネットワーク設計のいくつかの側面を改善し、クラウドコンピューティング、モバイルネットワーク、データセンター、ブロードバンドサービス、およびモノのインターネットの継続的な成長をサポートします。IPv6は一時的な代替技術ではなく、長期的な移行期間中にIPv4と併せて動作する次世代のインターネットアドレッシングシステムです。
企業にとって実際の質問は、IPv4またはIPv6が存在するかどうかではなく、両方が存在し、ほとんどの組織がデュアルスタックインターネット環境で動作する方法を理解する必要があります。このガイドでは、IPv4とIPv6の違い、IPv6の導入が重要な理由、および企業が信頼性のある移行戦略を構築する方法について説明します。
IPv4とは何か
IPv4、つまりインターネットプロトコルバージョン4は、インターネットプロトコルの中で最も広く導入されているバージョンです。32ビットのアドレス形式を使用しており、約42億9000万のユニークなアドレスを許容します。
IPv4アドレスは通常、ピリオドで区切られた4つの十進数で表されます。各数値の範囲は0から255です。典型的なIPv4アドレスは次のようになります：
203.0.113.10IPv4が設計された頃には、数十億のアドレスが十分だと考えられていた。当時はインターネットは主に大学、研究機関、政府、および比較的少数の組織によって使用されていた。ほぼすべての個人、企業、電話、家庭用デバイス、車両、クラウドアプリケーションが最終的にインターネット接続を必要とするとは誰も予測していなかった。
インターネットの急速な成長により、その仮定は変化しました。スマートフォン、ブロードバンド接続、パブリッククラウドプラットフォーム、ストリーミングサービス、オンラインゲーム、リモートワーク、IoTデバイス、グローバルなデジタルサービスが、公開IPアドレスへの需要を劇的に増加させました。利用可能な未使用IPv4アドレス空間のプールは枯渇し、地域インターネット登録機関は現在、通常の新しいIPv4需要を無料割り当てプールから満たすことが一般的にはできません。
IPv4はグローバルなインターネットに深く統合されています。多くのウェブサイト、アプリケーション、レガシーシステム、ファイアウォール、ネットワーク機器、インターネットサービスプロバイダーはまだこれを依存しています。このため、IPv6の導入が進んでも、IPv4は数年間運用を続けます。
IPv6とは何か
IPv6、つまりインターネットプロトコルバージョン6は、IPv4の後継です。128ビットのアドレス形式を使用し、約3.4 × 10³⁸のユニークなアドレスを提供します。この数値は非常に大きく、実際の意味で想像するのは難しいものです。IPv6は、現在IPv4に影響を与えている限られたモデルに依存することなく、インターネットの長期的な成長をサポートする十分なアドレス容量を備えています。
IPv6アドレスは16進数表記であり、コロンで区切られます。一般的なIPv6アドレスは次のようになります:
2001:db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334IPv6の表記は、先頭のゼロを削除し、連続するゼロのグループを二重コロンで置き換えることで短縮されることがよくあります。したがって、同じアドレスは次のようになることがあります:
2001:db8:85a3::8a2e:370:7334IPv6は、利用可能なアドレス数を拡大するだけでなく、よりスケーラブルで効率的なインターネットアーキテクチャをサポートするために開発されました。ルーティングおよびアドレッシングの特定の側面を簡略化し、自動構成のサポートを向上させ、大規模なデバイス接続のためのより良い基盤を提供します。
IPv6がIPv4を即座に置き換えるものではないことを理解することが重要です。2つのプロトコルは直接的に交換可能ではなく、適切な遷移メカニズムまたは翻訳サービスが設けられていない限り、IPv4専用デバイスとIPv6専用デバイスは通信できません。このため、大多数の組織では、IPv4とIPv6が並列で動作するデュアルスタックネットワーキングを使用します。
The Main Difference Between IPv4 and IPv6
IPv4とIPv6の最も顕著な違いはアドレス容量です。IPv4は32ビットを使用し、IPv6は128ビットを使用します。IPv4は約42億9000万のアドレスを提供できますが、IPv6は実用的なグローバルな使用においてほぼ無限の供給量を提供できます。
アドレス形式も異なります。IPv4では、例えばのような慣れたドット十進表記が使用されます。 198.51.100.25. IPv6はコロンで区切られた16進数のグループを使用し、例えば 2001:db8:100::25IPv6アドレスは長く、より大きな形式によりネットワークがアドレス空間をより効率的に割り当てることができ、IPv4の不足によって引き起こされる多くの制限を回避できる。
| 機能 | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| アドレスの長さ | 32-bit | 128-bit |
| アドレス容量 | About 4.29 billion | 約3.4 × 10³⁸ |
| 通常の形式 | 192.0.2.1 | 2001:db8::1 |
| 住所の空き状況 | 限られていたり、しばしば移転または賃貸されている | 長期的な使用に適した |
| NAT依存関係 | よく使われる | 通常は住所の節約には不要です |
| ヘッダーデザイン | より複雑で変化に富む | 簡易な固定ヘッダー |
| 放送サポート | 放送を使用 | マルチキャストおよびアナキャストを使用します |
| 設定 | マニュアルまたはDHCP | SLAAC、DHCPv6、または静的設定 |
IPv6ははるかに大きなアドレス空間を提供しますが、企業はそれを単に「より多くのIPアドレス」と考えてはいけません。IPv6はネットワークの設計方法を変えるものです。大規模なNATの必要性を減らし、より直接的なエンドツーエンド接続を可能にし、サイト、アプリケーション、デバイス、ネットワークセグメントに構造化されたアドレス範囲を割り当てるのが容易になります。
Why IPv4 Addresses Are Still Valuable
使いつぶされたIPv4アドレスは、インターネットの貴重なリソースとなりました。パブリックIPv4接続が必要な企業は、転送、賃貸契約、既存の保有物、クラウドプロバイダー、ホスティングプロバイダー、または上流ISPを通じてアドレスを取得できます。
IPv4は依然として必要であり、インターネットユーザーおよびサービスの大部分はまだIPv4接続に依存しています。パブリックなウェブサイト、API、VPNサービス、メールサーバー、ゲームサーバー、クラウドプラットフォーム、またはグローバルなSaaSアプリケーションは、すべてのユーザーを信頼性を持って提供するためにIPv4への到達可能性を必要とする場合があります。
したがって、多くの組織ではIPv4とIPv6を一緒に運用しています。IPv4は古くなったシステムやIPv4のみのユーザーとの互換性を確保し、IPv6は長期的な成長をサポートし、限られたIPv4リソースへの依存を減らします。
自前の自律型システム番号を運用する企業向けに、 ASN、IPv4およびIPv6プレフィックスはBGPを通じて公告できます。組織はそのASNを使用してルーティングポリシーを管理し、上流接続を確立し、公開アドレス空間を公告し、レジリアントなマルチホームネットワークアーキテクチャを実装できます。
Why IPv6 Is Important for the Future of the Internet
IPv6は、インターネットが引き続き成長し続けるための重要な要素です。家庭、企業、モバイルネットワーク、産業環境、輸送システム、医療プラットフォーム、クラウドデータセンターにおいて、接続デバイスの数が増加しています。IPv4にのみ依存すると、NATの使用がますます複雑になり、共有アドレスやアドレス再利用モデルが必要になります。
IPv6は、多数のデバイスおよびネットワークに対して直接アドレス指定をサポートする十分なアドレス空間を提供します。これは、IoTの展開、モバイルネットワーク、クラウドネイティブアプリケーション、エッジコンピューティング、スマートインフラストラクチャ、グローバルに分散されたサービスにおいて特に重要です。
IPv6はより構造的なアドレス計画もサポートしています。企業はIPv6の割り当てまたは割当を受けて、オフィス、データセンター、顧客、環境、サービス、アプリケーション、地理的場所ごとに別々のサブネットに分割することができます。これにより、時間とともに大きなネットワークを整理し、管理するのが容易になります。
さらに、IPv6は現代のインターネット展開モデルをサポートしています。多くの主要なクラウドプロバイダー、コンテンツプラットフォーム、モバイルキャリア、ブロードバンドプロバイダー、およびオペレーティングシステムはすでにIPv6をサポートしています。IPv6の導入を遅らせる企業は、最終的には互換性、スケーラビリティ、調達、または接続の面で不利になる可能性があります。
IPv4 NAT and IPv6 End-to-End Connectivity
ネットワークアドレス変換（NAT）は、通常NATと呼ばれ、公開IPv4アドレスが限られているためIPv4ネットワークで広く使用されています。NATにより、多くのプライベートデバイスが1つまたは少数の公開IPv4アドレスを共有できます。例えば、オフィスでは次のようないくつかのプライベートアドレスを使用することがあります。 192.168.1.0/24 内部では、すべてのユーザーが1つの公開IPv4アドレスを通じてインターネットにアクセスしています。
NATはIPv4の使用可能な寿命を延ばすのに役立ちましたが、運用上の複雑さも引き起こします。ログの記録、トラブルシューティング、ピアツーピアアプリケーション、音声サービス、リモートアクセス、ファイアウォールポリシー、ポートフォワーディング、および特定のアプリケーションアーキテクチャを複雑にすることがあります。
IPv6は、広範なアドレス保存用NATが一般的には不要であるように設計されています。IPv6ネットワークでは、デバイスがグローバルに一意なアドレスを取得でき、セキュリティポリシーによって許可されている限り、直接的なエンドツーエンド接続が可能になります。
ただし、直接的なアドレス指定は、IPv6ネットワークが保護されないことを意味するものではありません。ファイアウォールは依然として重要です。NAT自体がセキュリティを提供すると誤解している人が多いですが、NATは内部アドレスを隠すことはできますが、ファイアウォールのポリシー、アクセス制御、ネットワークセグメンテーション、モニタリング、侵入防止の代用にはなりません。
セキュアなIPv6の展開では、IPv4の展開と同様のセキュリティの厳格さを適用する必要があります。インバウンドトラフィックは適切にフィルタリングされ、不要なサービスは公開されず、管理アクセスは制限され、ログは継続的にモニタリングされるべきです。
IPv4 and IPv6 Routing
IPv4およびIPv6は、グローバルなインターネットルーティングにBGPを使用できます。ASNを持つネットワークオペレーターは、トランジットプロバイダーおよびピアを通じてIPv4プレフィックス、IPv6プレフィックス、または両方を宣伝できます。
ルーティングの原則は基本的に似ているが、IPv4とIPv6のルートはそれぞれ別のアドレスファミリである。ネットワークオペレーターは、それぞれのファミリを個別に構成し、フィルタリングし、認証し、モニタリングする必要がある。動作しているIPv4 BGP設定が自動的にIPv6の発表が正しいことを意味するわけではない。
例えば、組織は次のようないくつかのIPv4プレフィックスを公告するかもしれません：
198.51.100.0/24同じ組織は、次のようないくつかのIPv6プレフィックスを公告する可能性があります：
2001:db8:1234::/48オペレータは、両方のアドレスファミリに対してルートオブジェクト、RPKIルートオリジン認証、および上流フィルタが適切に構成されていることを確認する必要があります。IPv6ルーティングオブジェクトまたはROAが欠如している場合、トランジットプロバイダーがルートを拒否したり、他のネットワークがそれを無効とみなす可能性があります。
マルチホームネットワークにおいて、IPv6はIPv4と同様の耐障害性およびトラフィックエンジニアリングの利点を提供できます。企業は複数のプロバイダに接続し、BGPセッションを確立し、ルーティングの優先順位を定義し、キャリアの停止時に接続を維持することができます。重要な要件は正しいポリシー設計とアクティブなモニタリングです。
IPv6 Security Considerations
IPv6には、ネットワーク設計を改善する機能が含まれていますが、管理者が理解しなければならないセキュリティ上の考慮事項も導入されています。アドレス空間が大きくなったため、広範なスキャンはより困難になりますが、DNS、アプリケーションの公開、ルーティングエラー、誤ったファイアウォール設定、不正なルーター広告、および不正なアドレス割り当てを通じてセキュリティリスクが依然として存在します。
組織は、セキュリティ制御がIPv6を完全にサポートしていることを確認する必要があります。これはファイアウォール、侵入検出システム、DDoS保護、SIEMプラットフォーム、脆弱性スキャナー、資産管理ツール、モニタリングシステム、およびインシデント対応プロシージャーを含みます。一般的な展開ミスは、システムでIPv6を有効にしたまま、セキュリティ制御をIPv4トラフィックにのみ適用し続けることです。
IPv6は、目に見えない補助ネットワークとして扱われてはならない。デバイスがIPv6接続を持っているが、セキュリティチームがそれをモニタリングしていない場合、組織は管理されていない攻撃面を作り出すことになるかもしれない。IPv6トラフィックは、IPv4と同じ基準に従ってログ記録され、検査され、フィルタリングされ、管理されるべきである。
RPKIは両方のプロトコルにおいても重要です。ルートオリジン認証を作成することで、ネットワークオペレーターはIPv4またはIPv6プレフィックスを発信するための承認されたASNを指定できます。これにより、ルートハッキングのリスクが軽減され、グローバルルーティングの信頼性が向上します。
Common IPv6 Migration Challenges
IPv6への移行における最大の課題は、しばしばプロトコルそのものではなく、組織が保有する既存の環境です。古いアプリケーション、ネットワーク機器、モニタリングプラットフォーム、アクセス制御システム、およびサードパーティとの統合が、IPv6のサポートを完全に備えていない可能性があります。
IPv6への移行に成功するには、インフラストラクチャの在庫が必要です。企業は、公開されたウェブサイト、DNSレコード、ロードバランサー、ファイアウォール、VPNゲートウェイ、クラウドプラットフォーム、ルーター、サーバー、コンテナ環境、SaaS統合、モニタリングツール、カスタマーフェーシングアプリケーションを特定する必要があります。各コンポーネントはIPv6互換性について評価されるべきです。
DNSは特に重要です。ウェブサイトがIPv6経由でアクセス可能になるには、AAAAレコードが必要です。しかし、アプリケーション、ファイアウォール、CDN、ロードバランサー、モニタリング環境が完全に準備される前にAAAAレコードを公開すると、ユーザー向けの問題が発生する可能性があります。したがって、サービスが信頼性があることがエンドツーエンドテストによって確認された後でなければ、IPv6を有効にしてはなりません。
もう一つの課題はスタッフの知識です。ネットワークチームはIPv4に関する数年の経験を持っていますが、IPv6アドレッシング、サブネットリング、ルーティング、ファイアウォールルール、ネイバー発見プロトコル、ルーターアドバタイズメント、DHCPv6、およびIPv6プレフィックス用のRPKIについての経験が限られている場合があります。トレーニングと文書化された運用手順により、このリスクを軽減できます。
IPv4 vs IPv6 Quiz
IPアドレス、ルーティング、NAT、IPv6展開について理解をテストしてください。
デュアルスタック：最も実用的な展開モデル
ほとんどの企業において、デュアルスタック配備が最も実用的なアプローチです。デュアルスタック環境では、ネットワーク機器、サーバー、アプリケーション、およびサービスがIPv4とIPv6の両方を同時にサポートします。
このアプローチは、既存のIPv4ユーザーとの互換性を提供し、IPv6対応のユーザーおよびネットワークがIPv6経由で接続できるようにします。また、企業が段階的に移行し、サービスを慎重にテストし、1つのプロトコルファミリへの突然の依存を避けることを可能にします。
デュアルスタックはデータセンターやクラウドプラットフォーム、企業ネットワーク、CDN、ISP、パブリック向けウェブサービスで一般的です。IPv6接続を持つユーザーはIPv6経由でデュアルスタックのウェブサイトにアクセスできますが、IPv4のみのユーザーは同じサービスをIPv4経由でアクセスします。
主要な運用上の要件は一貫性です。セキュリティルール、モニタリング、DDoS保護、ロードバランシング、DNS構成、アクセス制御、ルーティングポリシーは、両方のプロトコルにおいて維持される必要があります。デュアルスタックとは、IPv6がIPv4よりも注意を払われないことを意味しないのです。
How Businesses Should Plan IPv4 and IPv6 Strategy
企業はIPv4とIPv6を長期的なネットワーク戦略の補完的な部分として見るべきである。IPv4はグローバルな互換性のために必要だが、今後発生するプレッシャー、高価な再設計、運用上の制限を避けるためにIPv6は早期に導入されるべきである。
実用的な戦略は、どのサービスが公開インターネットへのアクセスを必要とし、どのシステムが現在IPv6をサポートできるかを特定することから始まります。公開ウェブサイト、API、クラウドワークロード、CDNサービス、DNSインフラストラクチャ、データセンターネットワークは、しばしば良い出発点です。これらのサービスは通常、広範なインターネット到達性の恩恵を受けており、制御された段階でテストできます。
次のステップはアドレス計画です。IPv6は大きな柔軟性を提供しますが、その柔軟性は責任を持って使用されるべきです。組織は、地理的地域、事業部、データセンター、ネットワーク環境、カスタマーサービス、および内部サブネットへのプレフィックスの割り当てに明確な構造を定義する必要があります。文書化された計画により、トラブルシューティングや今後の拡張がはるかに簡単になります。
BGPを使用するネットワークでは、IPv6ルーティングがIPv4と同じ運用フレームワークに統合される必要があります。これは、トランジットプロバイダーとの調整、ルートフィルタリング、RPKI ROA、必要な場合のIRRルートオブジェクト、プレフィックス制限、モニタリング、インシデント対応を含みます。