IPv6とIPv4の違い・移行技術

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インターネットの根幹を支える通信プロトコルには「IPv4」と「IPv6」の2種類があります。
IPv4のアドレス枯渇問題を解決するためにIPv6が登場しましたが、現在も両者は併用されています。
本記事では、IPv4とIPv6の違い・アドレス構造・通信方式・移行技術（デュアルスタック／トンネリングなど）についてわかりやすく解説します。

1. IPv4とIPv6の基本概要

IPv4（Internet Protocol version 4）は1980年代から利用されているインターネットの基礎技術で、約43億個のアドレスを扱えます。
一方、IPv6（Internet Protocol version 6）は次世代の通信規格として登場し、ほぼ無限ともいえる2の128乗という膨大なアドレス空間を持ちます。

項目	IPv4	IPv6
アドレス長	32ビット	128ビット
表記形式	10進数（例：192.168.1.1）	16進数（例：2001:db8::1）
アドレス数	約43億個	約3.4×10³⁸個
アドレス割り当て	手動／DHCP	自動（SLAAC）やDHCPv6
ヘッダ構造	可変長（オプション含む）	固定長（40バイト）
セキュリティ	IPsecは任意	IPsecが標準組み込み

2. IPv4アドレスの構造

IPv4は32ビットの値を8ビットごとに4つのブロックに分け、「.」（ドット）で区切って表記します。

IPv4: 192.168.1.10
（2進数）11000000.10101000.00000001.00001010

アドレスは「ネットワーク部」と「ホスト部」に分かれ、サブネットマスクにより範囲が決定されます。

3. IPv6アドレスの構造

IPv6は128ビットの値を16ビットごとに8ブロックに分け、「:」（コロン）で区切ります。

IPv6: 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
省略形: 2001:db8::ff00:42:8329

IPv6の省略ルール

連続する「0000」は「:」を2つで「::」と省略可能（1回のみ）
先頭の「0」は省略可能（例：0db8 → db8）

IPv6アドレスの種類

種類	プレフィックス	説明
ユニキャスト	2000::/3	一意の1台を識別（グローバル通信）
リンクローカル	fe80::/10	同一リンク内限定（ルータを超えない）
ユニークローカル	fc00::/7	プライベート用途（IPv4の192.168.x.xに相当）
マルチキャスト	ff00::/8	複数ノード宛の同時通信

4. IPv6の主な特徴

アドレス枯渇の解消： ほぼ無限のアドレス空間
自動設定機能（SLAAC）： DHCP不要で自己割り当て可能
IPsec標準化： 通信の暗号化がプロトコルレベルでサポート
ルータ負荷の軽減： NAT不要、エンドツーエンド通信の復活
ヘッダのシンプル化： 高速転送を実現

5. IPv4とIPv6の共存と移行技術

現在、すべてのネットワーク機器やISPがIPv6対応しているわけではないため、IPv4とIPv6の共存・移行が重要になります。

① デュアルスタック（Dual Stack）

同一機器でIPv4とIPv6を同時に動作させる方式。最も一般的な移行方法です。

IPv4/IPv6両方のアドレスを保持
通信先の対応に応じて自動選択（DNS解決時）
ISPやルータの設定が必要

② トンネリング（Tunneling）

IPv6パケットをIPv4ネットワーク内にカプセル化して転送する方式です。

方式	説明
6to4	IPv4のパブリックアドレスを利用してIPv6通信を実現
Teredo	NAT環境下でもIPv6通信を可能にする
ISATAP	企業LAN内でIPv6導入を容易にする

③ NAT64 / DNS64

IPv6ネットワークからIPv4宛の通信を可能にする仕組み。
DNS64がAAAAレコードを生成し、NAT64がIPv4アドレスに変換して中継します。

[IPv6端末] → [NAT64ゲートウェイ] → [IPv4サーバ]

6. IPv6移行の課題

古いネットワーク機器がIPv6非対応
一部アプリケーションやVPNがIPv6未対応
セキュリティポリシー（FW / ACL）の見直しが必要
トラブル時の可視化や監視体制が整っていない

7. まとめ

項目	IPv4	IPv6
アドレス長	32ビット	128ビット
アドレス数	約43億	3.4×10³⁸
設定方式	手動／DHCP	SLAAC／DHCPv6
セキュリティ	IPsec任意	IPsec標準
移行方式	–	デュアルスタック／トンネリング／NAT64

IPv6は単なる新しいアドレス体系ではなく、セキュリティ・自動設定・エンドツーエンド通信といったインターネット本来の姿を取り戻す技術です。
CCNAレベルでは、IPv6アドレスの構造・省略ルール・デュアルスタック構成をしっかり理解しておきましょう。