このIPv4対IPv6比較記事では、以下の内容を確認できます：
- IPの定義
- IPv4の定義
- IPv6とは
- IPv4とIPv6の共通点
- IPv6が導入された理由
- IPv4に対するIPv6の利点
- IPv6がまだ完全には普及していない理由
さあ、始めましょう！
インターネットプロトコル（IP）とは？
インターネットプロトコル（IP）は、インターネットの中核をなす通信プロトコルであり、ネットワーク間でデータパケットを転送することを可能にします。ネットワーク上のデバイス間でデータパケットがどのようにアドレス指定され、ルーティングされ、送信されるべきかを規定する一連のルールを定めています。つまり、IPはパケットが送信元デバイス（送信者）から宛先デバイス（受信者）へ、1つ以上のネットワークを跨いで移動するのを支援します。
コンピュータがネットワーク上で情報を送信しようとするとき、データはパケットと呼ばれる小さな単位に分割されます。これらのパケットは情報の基本単位です。正しい宛先に確実に届けられるよう、各パケットにはIP関連の情報が含まれています。
ネットワークに接続されたすべてのデバイスには、IPアドレスと呼ばれる固有の数値ラベルが割り当てられています。これはネットワーク上の他のすべてのデバイスから1つのデバイスを一意に識別します。IPプロトコルは、IPアドレスを使用して、あるデバイスから別のデバイスへ、最終的に宛先までパケットをルーティングすることに成功しています。
自身のパブリックIPを確認したい場合は、「What’s My IP Address」などのサイトを利用してください。これらのツールはIPアドレスと位置情報の大まかな推定値を表示します（プロキシサーバーでIPを保護している場合を除く）。
これからIPv4とIPv6の比較を通じて学ぶように、IPには異なるバージョンが存在し、それらを理解しておく必要があります。
IPv4とは？
IPv4（Internet Protocol version 4）は、インターネットプロトコルの第4版を表します。番号順序とは異なり、IPv4は1982年に大規模ネットワークで初めて実装・使用されたIPバージョンです。
今日に至るまで、IPv4はネットワーク内のデバイスを識別するためのIPとして最も広く認知され採用されているバージョンです。その長寿命と普及は、インターネット発展の数十年にわたる効果性と広範な採用によるものです。
IPv4アドレスの例は以下の通りです：
192.168.0.1
ご覧の通り、IPv4アドレスは4つの数字（各数字は0から255の範囲）がピリオドで区切られた形式です。各数字は1オクテット（8ビット）を表し、アドレス全体で32ビットとなります。この32ビットの二進数列は、ネットワークに接続されたデバイスを一意に識別する役割を果たします。
IPv4の仕組みについてさらに詳しく知りたい場合は、専用ガイド「IPv4とは？」をご覧ください。
IPv6とは？
IPv6（Internet Protocol version 6）は、インターネットプロトコルの最新版です。前身と同様に、IPv6はネットワーク上のコンピュータ間でトラフィックを識別・ルーティングする手段です。
インターネット技術特別調査委員会（IETF）によって開発されたIPv6は、IPv4に取って代わるものとして構想されました。特にIPv6は、IPv4に関連する主な課題や制限への対応策として登場しました。1998年12月、IPv6はIETF内でドラフト標準の地位を獲得しましたが、インターネット標準の地位に達したのは2017年になってからです。
以下はIPv6アドレスの例です：
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
ご覧の通り、IPv6アドレスはコロンで区切られた8つの16進数（16ビット）の値で構成されています。この形式により合計128ビットが可能となり、IPv4アドレスの32ビット形式よりも大幅に大きいアドレス空間を実現しています。
IPv6の詳細については、完全版記事「IPv6とは何か？」をご覧ください。
IPv4とIPv6の類似点
IPv4とIPv6は同一プロトコルの異なるバージョンです。したがって、以下の主要な側面を共有しています：
- どちらもネットワークに接続されたデバイスを一意に識別するために使用されます。
- データパケットをネットワーク間でルーティングするために使用されます。
- 両方のIPアドレスは2進数で構成されています。
- 両者とも手動によるアドレス割り当てをサポートしている。
- 信頼性の高いデータ伝送を確保するためのエラーチェックとパケットフラグメンテーション機構を備えています。
- 両者ともブロードキャストおよびマルチキャスト機能を備えています。
- 両者ともVLSM（可変 長サブネットマスク）をサポートしています。
また、IPv4 と IPv6 は、デュアルスタック実装やトンネリングプロトコルなどのメカニズムによって、同じネットワークインフラストラクチャ内で共存できることも覚えておいてください。
なぜ新しいバージョンのIPが必要なのか？
IPv4とIPv6が同じ最終目標を共有する2つのプロトコルであることは理解できたでしょう。IPv4が数百万台のデバイスで使用されていることを考えると、なぜIPの新バージョンが必要なのか疑問に思うかもしれません。言い換えれば、IPv6の理由は何でしょうか？IPv4とIPv6の比較に入る前に、この疑問への答えを見つける必要があります。
IPv4に代わる新標準を定義した主な理由は、アドレス枯渇です。32ビットのIPv4アドレス空間は約43億（2^32）の固有アドレスを提供します。これは非常に大きな数字に思えるかもしれませんが、インターネットに接続されるデバイスの指数関数的増加に伴い、このアドレス空間は枯渇しました。 一方、IPv6のアドレス空間は128ビットです。これは2^128、つまり約3.4×10^38の総アドレス数を意味し、事実上無制限の固有アドレスの可用性を実現します。
IPv6はIPv4の改良版であり、これまでの教訓を踏まえて構築されています。概して、IPv6は新興ネットワーク技術やパラダイム（モノのインターネット（IoT）、5Gネットワーク、クラウドコンピューティングなど）をサポートできる先見的なソリューションとして設計されました。その堅牢なアドレス体系、向上したルーティング効率、組み込みセキュリティ機能により、現代のデジタルエコシステムの多様な要件に適しています。
では、IPv4とIPv6のどちらを選ぶべきか？ IPv6が優れている理由をご覧ください！
IPv4に対するIPv6の利点
IPv4アドレス不足を解決するという根本的な利点に加え、IPv6にはいくつかの重要な改良点があります。それらをすべて探ってみましょう！
地理的制限なし
IPv4が作成された当時、全アドレスの50%が米国に割り当てられていました。IPv6はこの問題を解決し、特定の地域を優遇することなく、すべての地域がアドレス空間を利用できるようになります。
エンドツーエンド接続性
IPv4の限られたアドレス空間を克服するため、IPv6はNAT（ネットワークアドレス変換）技術に依存しています。このシステムにより、プライベートネットワーク内の複数のデバイスが単一のパブリックIPアドレスを共有してインターネットにアクセスできます。
IPv6の広大なアドレス空間により、複雑さを増すだけのNATは不要となります。IPv6では各デバイスが固有のIPアドレスを持つことが可能となり、インターネット上のデバイス間での直接通信を促進し、ネットワーク効率と透明性を向上させます。
ステートレスなアドレス自動設定
IPv6がIPv4に対して行った主要な改善点の1つが、ステートレス自動設定です。この機能により、デバイスへのIPアドレス割り当てプロセスが簡素化され、中央サーバーが不要になります。デバイスは、ネットワークプレフィックス情報と固有のMACアドレスを組み合わせて、独自にIPアドレスを生成できます。各デバイスのMACアドレスは一意であるため、この方法により、手動設定やDHCPサーバーを必要とせずに、グローバルに一意のIPアドレスが保証されます。
より効率的なルーティングとネットワーク管理
IPv6はネットワーク管理をより効率化するための簡素化されたアドレス構造を導入しています。IPv4とは異なり、IPv6ヘッダーは固定長です。これによりパケット処理が効率化され、オーバーヘッドが削減され、ルーティングと転送プロセスの高速化が図られます。
さらに、IPv6の階層的アドレス指定方式は、アドレスプレフィックスのより効率的なルーティングと集約を可能にします。IPv4では、階層的アドレス指定はサブネット分割に大きく依存しています。これは複雑なルーティングテーブルやアドレス空間の非効率的な使用につながる可能性があります。対照的に、最適化されたIPv6の階層的アドレス指定システムは、より簡潔で予測可能なルーティングテーブルをもたらします。
セキュリティの強化
IPv6はプロトコルに組み込みのセキュリティ機能を備えています。これにはIPsec（ インターネットプロトコルセキュリティ）が含まれ、データパケットに対するエンドツーエンドの暗号化、認証、完全性保護を提供します。IPsecの利点は、強化されたプライバシーとネットワークセキュリティの向上です。
プロトコルレベルでのセキュリティ統合により、IPv6はIPv4ネットワークに存在する脆弱性を軽減し、多くのセキュリティ脅威に対するより高い保護レベルを保証します。
サービス品質（QoS）の向上
IPv6は、IPv4と比較してQoS（ サービス品質）を向上させる組み込み機能を備えています。これにはフローラベリングやトラフィック優先順位付けが含まれ、IPv6はネットワークトラフィックの処理効率を高めます。IPv6が提供するQoSの改善は、特にIPv6とIPv4の比較において、ユーザーがより良い体験を得るのに役立ちます。
なぜIPv6はまだ普及していないのか？
IPv6はIPv4よりも近代的で効率的に見えます。では、なぜ本記事の冒頭で「IPv4が依然として最も広く認知され採用されているIPバージョンである」と述べたのでしょうか？これには二つの明確な理由があります：
- IPv6の利点は一般ユーザーにはあまり明らかではない：技術愛好家はIPv6を好むかもしれないが、IPv4は依然として十分機能する。経験則として、顧客が直接的な影響や大きな価値を認識しない場合、企業は新技術への投資を正当化するのが難しい。IPアドレスプールの拡張は長期的な拡張性にとって確かに重要だ。 しかし、その効果はIPv4アドレスが枯渇するまで実感されない可能性があります。したがって、IPv6導入の緊急性は全ての関係者にとって実感できるものではありません。
- IPv6とIPv4は直接相互運用できない：ウェブサイトがIPv6で動作しているのに、あなたのデバイスとISPがIPv4のみをサポートしている場合、接続問題が発生する可能性があります。現代のルーターやデバイスは一般的にIPv6をサポートしていますが、世界的な移行にはすべてのデバイスとオペレーティングシステムの更新が必要です。さらに、移行期間中に両プロトコルとの互換性を維持するには追加コストがかかります。
ご覧の通り、IPv4対IPv6の議論は予想以上に複雑です。
IPv4とIPv6の最終比較
IPv4とIPv6の主な相違点は以下の通りです：
- IPv4は依然として最も普及しているIPプロトコルです。
- IPv6のアドレス空間は128ビットであるのに対し、IPv4は32ビットです。
- IPv6アドレスはIPv4アドレスよりもはるかに長いため、記憶が困難です。
- IPv6にはQoSが組み込まれている。
- IPv6はIPsecを備えています。
- IPv6はより長く、固定長のパケットヘッダーを持っています。
- IPv6はNATシステムの必要性を排除し、サブネット分割の問題を解消します。
- IPv6 ではマルチキャストが基本仕様の一部ですが、IPv4 ではオプションです。
- IPv6はIPv4よりも多くの機能を備えているため、設定がより複雑になります。
直感的な比較のため、下記のIPv4対IPv6比較表をご覧ください：
| IPv4 | IPv6 | |
| IPアドレス | 0から255までの4つの数値をピリオドで区切った形式（例: 127.0.0.1） | コロンで区切られた8つの16進数値（例：2001:db8:3333:4444:5555:6666:7777:8888） |
| IPアドレスの長さ | 32ビット | 128ビット |
| IPアドレスの数 | 43億 | 340 ウンデシリオ |
| ヘッダー長 | 20～60バイト | 40 バイト |
| アドレスタイプ | ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト | ユニキャスト、マルチキャスト、エニーキャスト |
| ローカルアドレス管理 | アドレス解決プロトコル (ARP) | ネイバーディスカバリプロトコル (NDP) |
| アドレス設定 | 手動またはDHCP経由 | 手動、SLAAC、DHCPv6 |
| セキュリティ | 個々のアプリケーションに依存 | IPsecに基づく |
| 暗号化と認証 | 提供なし | 提供 |
| フラグメンテーション | 送信者と中継ルーターによって実施 | 送信者のみが実施 |
| パケットフロー識別 | 利用不可 | 利用可能 |
| チェックサムフィールド | 利用可能 | 利用不可 |
| VLSM サポート | 利用可能 | 利用可能 |
結論
この記事では、IPv4とIPv6が何か、共通点と相違点について学びました。具体的には、IPv4とIPv6がインターネットプロトコルの2つのバージョンであること、IPv4は40年以上前から存在し現在も最も広く採用されているが、IPv6は多くの利点と改善をもたらすと約束していることを学びました。
使用するIPプロトコルに関わらず、パブリックIPはあなたの身元や居住地に関する情報を提供します。IPアドレスを隠す方法はいくつかありますが、セキュリティとプライバシーを強化する最も効果的な方法はプロキシサーバーを利用することです。
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よくある質問
本稿執筆時点では、IPv4が依然として最も広く使用されているインターネットプロトコルです。同時に、状況は変化しており、IPv6の採用は増加しています。
GoogleはIPv6の可用性に関する公開統計を維持しているため、公式ウェブサイトでIPv6の採用状況を追跡できます。
IPv4は約43億のアドレスをサポートする一方、IPv6は340兆のアドレスを提供します。
IPv6が世界的に普及していないため、IPv4とIPv6の速度比較において明確な勝者は存在しません。ベンチマークを裏付ける十分なデータが存在しない可能性があり、単純に明確な答えは存在しないのです。NATの不要性、高速なルーティング、パケット処理により、IPv6はIPv4よりも高速であるはずです。
IPv4とIPv6の選択は、ネットワーク要件、互換性、拡張性ニーズなど様々な要因に依存します。IPv4はネットワークで広く使用されサポートされ続けていますが、インターネット全体としてはIPv6へ徐々に移行していきます。通常、ブラウザはウェブサイトがIPv6をサポートしているかを確認します。サポートされていない場合、IPv4経由でリクエストを送信します。したがって、IPv6の使用はIPv4の使用を排除するものではありません。
IPv4とIPv6のどちらを使用しているかを確認するには、ネットワーク設定を確認するか、「What Is My IP Address」などのオンラインツールを利用できます。さらに、Windowsでは`ipconfig`コマンド、Unix系システムでは`ifconfig`コマンドを実行すると、IPアドレスが表示され、それがIPv4アドレスかIPv6アドレスかを判別できます。
プロキシプロバイダーがIPv6をサポートしていない場合、IPv6専用サイトへのアクセスが制限される可能性があります。ただし、ほとんどのウェブサイトは依然としてIPv4プロトコルをサポートしているため、IPv4コンテンツへのアクセスには問題ありません。IPv6対応サービスを利用する必要がある場合や将来を見据えた接続性を確保したい場合は、Bright DataのようにすべてのIPタイプをサポートするプロキシプロキシを選択してください。
