インターネット接続とIPアドレス

① インターネット接続サービス

インターネットに接続するためのサービスは、大きく固定回線（ブロードバンド）とモバイル回線の2種類に分類できます。

ブロードバンド接続は、自宅やオフィスなど固定された拠点で利用する高速回線です。代表的な方式を見てみましょう。

モバイル接続は、携帯電話回線を利用した移動体通信です。

5Gの3大特徴は試験でも頻出のため、しっかり押さえましょう。

② IPアドレスの基本（IPv4）

インターネットに接続された機器を識別するための番号がIPアドレスです。現在広く使われているIPv4は、32ビットのアドレス空間を持ち、約43億個（$2^{32}$）のアドレスを割り当てることができます。

IPv4アドレスは、8ビット（オクテット）ずつドットで区切った10進数表記で記述します。たとえば「192.168.1.100」のような形式です。

IPアドレスは2つの部分で構成されています。

ネットワークアドレス部とホストアドレス部の境界を示すのがサブネットマスクです。サブネットマスクの「1」のビットがネットワーク部、「0」のビットがホスト部に対応します。たとえば「255.255.255.0」というサブネットマスクは、上位24ビットがネットワーク部、下位8ビットがホスト部であることを意味します。

同じ情報をより簡潔に表記する方法がCIDR（Classless Inter-Domain Routing）表記です。IPアドレスの後ろにスラッシュとネットワーク部のビット長を付加します。たとえば「192.168.1.0/24」は、上位24ビットがネットワーク部であることを示します。「/16」なら上位16ビット、「/28」なら上位28ビットです。

③ グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス

IPアドレスには用途の異なる2種類が存在します。

プライベートIPアドレスを使っている機器がインターネットに接続するためには、プライベートIPをグローバルIPに変換する仕組みが必要です。

NAPTでは、ルータが変換テーブルを管理し、内部の各端末からの通信をポート番号の違いによって区別します。たとえば端末Aの通信はポート10001、端末Bの通信はポート10002というように振り分け、1つのグローバルIPで複数の端末が同時にインターネットを利用できる仕組みです。

④ IPv6

IPv4のアドレス空間（約43億個）は、インターネットの爆発的普及により枯渇が進んでいます。この問題を根本的に解決するために策定されたのがIPv6です。

IPv6の表記例は「2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334」のように、16ビットずつコロンで区切った8グループの16進数です。連続する0のグループは「::」で省略できます。

IPv6の大きな利点として、IPsecが標準装備されている点があります。IPsecはIPレベルでの暗号化・認証を実現するセキュリティプロトコルで、IPv4ではオプション（後付け）でしたが、IPv6では最初から組み込まれています。

⑤ MNO・MVNO・データローミング・SIMフリー

モバイル通信に関連する重要な用語を整理しましょう。