グローバルIPアドレスとは ― 確認方法と割り当て

グローバルIPアドレスは、インターネット上で同じ値が2つ存在しないように管理されたIPアドレスです。家庭では多くの場合、プロバイダが自宅ルータのインターネット側に割り当て、家の中の機器はそのアドレスを共有して通信します。

例として、自分のPCを 192.168.10.25、自宅ルータのグローバル側を 198.51.100.5 とします。PCが 203.0.113.50 のWebサーバにアクセスすると、サーバに届くパケットの送信元は 198.51.100.5 です。

PCのアドレスは、家の中だけで通じるプライベートIPアドレスです。自宅ルータがNATで送信元を書き換えるので、外の相手にはルータのグローバルIPアドレスが見えます。そのため、PCの設定画面を見ても、グローバルIPアドレスは分かりません。このアドレスを誰が割り当てるかと、自分のグローバルIPアドレスの確かめ方は、このあと説明します。

グローバルIPアドレスは、重複しないように上の組織から順に配られます。日本では IANA・APNIC・JPNIC・プロバイダの順に下りてきて、最後に契約者のルータに届きます。

いちばん上のIANAは、世界全体のアドレスを管理する組織です。IANAは、アドレスのまとまりを地域ごとの組織に配ります。この地域ごとの組織をRIRと呼び、世界に5つあります。日本を含むアジア太平洋地域のRIRは、APNICです。

APNICの地域には、国ごとの組織を持つ国があります。この国ごとの組織をNIRと呼びます。日本のNIRはJPNICで、国内のプロバイダなどにアドレスを配っています。JPNICから直接アドレスを受け取る事業者を、IPアドレス管理指定事業者と呼びます。

JPNICは、上の組織から下の組織へ配ることを割り振りと呼んでいます。プロバイダが利用者のネットワークに配ることは、割り当てと呼んで区別します。この区別は、JPNICの「インターネット用語1分解説」に載っています。

新しいIPv4アドレスはほとんど残っていない

IANAが配れるIPv4アドレスの在庫は、2011年2月3日になくなりました。APNICとJPNICの通常の在庫も、2011年4月15日になくなっています。日付は、JPNICの「IPv4アドレスの在庫枯渇に関して」によります。

このため、1つのグローバルIPアドレスを複数の契約者で共有する方式が広がりました。その方式の1つが、後の節で説明するCGNATです。

グローバルIPv4アドレスが足りなくなった経緯は、IPv4アドレス枯渇の記事にまとめています。

動的なアドレスと固定のアドレス

家庭向けの多くの契約では、プロバイダは接続のたびに空いているアドレスを配ります。このようなアドレスを動的IPアドレスと呼びます。ルータを再起動したり接続し直したりすると、グローバルIPアドレスが変わることがあります。

いつも同じアドレスを使いたいときは、固定IPアドレスのサービスを別に契約します。会社が取引先のシステムに接続元を登録するときなどに使われます。固定IPアドレスの仕組みと契約の種類は、固定IPアドレスの記事で説明しています。

自分のグローバルIPアドレスは、確認サイトを開くか、ルータの管理画面を見ると分かります。PCの ipconfig や ifconfig では分かりません。これらのコマンドが表示するのは、PCに設定されたプライベートIPアドレスだからです。

確認サイトは、届いたパケットの送信元を返している

「IPアドレス 確認」で検索すると、開くだけでアドレスを表示するサイトが見つかります。こうしたサイトは、PCの中をのぞいているわけではありません。IPパケットには、送信元IPアドレスが必ず入っています。確認サイトは、自分に届いたパケットの送信元をそのまま返しています。

パケットは、自宅ルータを出るときに送信元を書き換えられています。そのため、確認サイトに見えるのは、最後に書き換えた機器のグローバル側のアドレスです。ふつうの回線では、これが自宅ルータのグローバルIPアドレスです。仕組みが同じなので、IPv4で接続していれば、ふつうはどの確認サイトでも同じ値が出ます。

VPNやプロキシを通していると、確認サイトにはその出口のアドレスが見えます。出口の機器が、もう一度送信元を書き換えるからです。書き換えの仕組みは、VPNとプロキシの記事にあります。

ルータの管理画面で見る

自宅ルータの管理画面には、インターネット側に割り当てられたアドレスが表示されます。管理画面は、ブラウザでルータのアドレスを開くと出てきます。例の家庭では、デフォルトゲートウェイの 192.168.10.1 がルータです。ゲートウェイのアドレスは、デフォルトゲートウェイの記事の手順で調べられます。

表示する場所の名前は、メーカーによって違います。「WAN」や「インターネット」の状態を表示するページに、IPv4アドレスの欄があります。ここに出るのは、プロバイダがルータに配ったアドレスです。確認サイトの値と違うときは、CGNATの節を見てください。

コマンドで確かめる

コマンドで確かめるときも、外のサーバに送信元を返してもらう点は同じです。curl は、指定したURLの中身を表示するコマンドです。送信元を返すサービスのURLを curl で開くと、グローバルIPアドレスが1行で返ります。

$ curl -4 https://ip.example.com
198.51.100.5
# ip.example.com は説明用の名前です。実際には、使う確認サービスのURLを入れます。
# -4 は、IPv4で接続する指定です。

Windowsにも curl が入っています。Windows PowerShellでは curl が別のコマンドの別名になっていることがあるので、curl.exe と打ちます。ipconfig・ifconfig・ip addr で見えるPCのアドレスとの違いは、netstat・ss・digの記事の早見表でも確かめられます。

IPv6のアドレスが表示されたとき

確認サイトの表示がコロンで区切られていたら、それはIPv6アドレスです。IPv6で接続できる回線では、確認サイトにIPv6で接続することがあります。IPv6では、家の中の機器もそれぞれグローバルなアドレスを持ちます。そのため、IPv6のアドレスは機器ごとに違う値が出ます。IPv6のアドレスの読み方は、IPv6の記事で説明しています。

IPv4アドレスがグローバルかどうかは、特別な用途に予約された範囲に入るかで見分けます。次の表の範囲に入るアドレスは、グローバルIPアドレスではありません。

172.16.0.0/12 は、172.16.0.0〜172.31.255.255 の範囲です。172.15.0.1 や 172.32.0.1 は、172で始まっていても範囲の外です。範囲の境目は、サブネットマスクの記事と同じ計算で求められます。

表のほかにも、マルチキャスト用の 224.0.0.0/4 など予約された範囲があります。全体の一覧は、RFC 6890 とIANAの登録簿にまとまっています。この記事の例の 198.51.100.5 や 203.0.113.50 も、説明に使うためにRFC 5737で予約されたアドレスです。実在の機器と重ならないように、説明ではこの範囲を使います。

ルータの管理画面の値と確認サイトの値が違うなら、ルータより先の機器がもう一度送信元を書き換えています。よくあるのは、プロバイダの設備でNATが行われている場合です。プロバイダ側で行うNATをCGNATと呼びます。この場合、確認サイトに見えるグローバルIPアドレスは、ほかの契約者と共有していることがあります。

CGNATの回線では、ルータのインターネット側にグローバルではないアドレスが配られます。その代表が、RFC 6598 で予約された 100.64.0.0/10 です。この範囲は、プロバイダの中で使うために用意された共有アドレス空間です。前の節の図の下の段は、この場合を表しています。

共有されていると、困ることがあります。自宅のルータでポート開放を設定しても、外からの接続はプロバイダのNATで止まります。また、同じアドレスを使うほかの人が制限を受けると、自分も巻き込まれることがあります。ポート開放の仕組みも合わせて読むと、止まる理由が分かります。

IPoEの回線でIPv4を使う方式でも、アドレスの見え方が変わります。代表的な方式は、DS-LiteとMAP-Eです。IPoEとこれらの方式の関係は、PPPoEとIPoEの記事を読むと分かります。DS-Liteでは、NATをプロバイダ側で行うので、ルータにはグローバルなIPv4アドレスがありません。

MAP-Eでは、ルータにグローバルIPv4アドレスが表示されます。ただし、多くのサービスでは、そのアドレスを複数の契約者で共有しています。契約者ごとに、使えるポート番号の範囲を分けています。管理画面と確認サイトの値が同じでも、共有されていないとは限りません。

アクセスしたWebサイトのサーバには、パケットの送信元としてグローバルIPアドレスが届きます。このアドレスから分かるのは、そのアドレスを配った組織です。JPNICのWHOISで、アドレスのまとまりがどの組織に割り当てられたかを調べられます。確認サイトに出るプロバイダ名やおおよその地域は、こうした登録情報などから推測した値です。

アドレスだけからは、契約者の氏名や住所は分かりません。どの時刻にどの契約者がそのアドレスを使っていたかの記録は、プロバイダが持っています。動的IPアドレスの場合、同じアドレスでも時刻が違えば別の契約者のことがあります。