01-09 IPv6のユニキャストアドレス構造

64ビットのプレフィックスと64ビットのインターフェイスID

IPv6アドレスは128ビットで構成されているが、実通信で使用されるユニキャストアドレスはどのような構造になっているのであろうか?

IPv4のユニキャストアドレスはサブネットマスクでネットワークIDとホストIDが動的に設定されるが、IPv6のユニキャストアドレスはサブネットプレフィックス(IPv4のネットワークID)が64ビット、インターフェイスID(IPv4のホストID)が64ビットの固定長で使用されるのが一般的だ。

インターネット上で使用されるIPv6アドレスは、グローバルルーティングプレフィックスの/48(48ビット)でサイトまでルーティングされ、サイト内ではサブネットIDの16ビットでルーティングコントロールされる。
セグメント内では64ビットと言うIPv4の全アドレス32ビットの2倍にあたる64ビットの広大なアドレス空間が用意されている。

[ IPv6ユニキャストアドレス構造 ]

具体的にIPv6アドレスを当てはめると、このような感じになる。

[ IPv6ユニキャストの例 ]

サイト内のルーティングコントロールする「サブネットID」は、ネットワーク管理者が手動で管理することになる。

インターフェイスIDの構成方法

IPv6アドレスはサブネットプレフィックス+インターフェイスIDで構成され、64ビットのインターフェイスIDの構成方法を大きく2分すると「手動設定」と「自動構成」に分ける事ができる。

手動設定は読んで字の如く人が手で設定する構成方法だ。固定のIPv6アドレスを設定する必要があるルーターやサーバーは手動設定される事が多い。
余談ではあるが、IPv4ではルーターやサーバーは必ず手動でIPアドレスを設定してるが、IPv6ではこれらのノードに対しても自動構成で運用することが可能だ。

自動構成には4種類の構成方法がある。

[ インターフェイスIDの構成 ]

インターフェイスID構成の種類		インターフェイスIDの構成方法	備考
手動設定		人が手で設定する
自動構成	EUI-64	MACアドレスから生成する
	ランダム	ランダムな値を割り当てる(静的割当て)
	匿名アドレス	ランダムな値を割り当てる(動的割当て)	再起動または一定時間が経過すると再構成される
	DHCPv6	DHCPv6から振出された値を使用する	ステートフルDHCPv6を使用している場合

・EUI-64

EUI-64はMACアドレスからインターフェイスIDを構成する方法だ。UNIX系のノードやルーター等はEUI-64で構成される事が多い。

MACアドレスは48ビットなので、インターフェイスIDの64ビットまで引き延ばす必要がある。その際に、先頭の1オクテットを0x02でXORを取り、4-5オクテット目に0xffと0xfeを挟んで残りはMACアドレスをそのまま使用するのがEUI-64だ。

[ EUI-64 ]

・ランダム(静的割当て)

EUI-64は、インターフェイスIDからMACアドレスが割り出せるので、セキュリティ上好ましくないという意見もある。これに対し、MicrosoftのWindows(Windows Vista/Windows Server 2008以降)やiPhone等のOSでは、ランダムな値をインターフェイスIDに割り当てる仕様になっている。

・匿名アドレス

匿名アドレスもランダム値をインターフェイスIDを使用するが、こちらは使い捨てのインターフェイスIDで、コンピューターが再起動されるか、一定期間が過ぎると新しいインターフェイスIDが割り当てられる。
Windows Serverでは静的割当てのインターフェイスIDしか持たないが、クライアント系のWindows OSでは、静的割当てのランダムなインターフェイスIDに加え、匿名アドレスが割り当てられ、クライアント側から開始されるIPv6通信では匿名アドレスが使用される。(日本語版のWindowsでは「一時IPv6アドレス」と表現されている)

[ WindowsServerのIPv6アドレス ]

[ WindowsクライアントのIPv6アドレス ]

・DHCPv6

IPv4でお馴染みのDHCPから振出されたIPv6アドレスで構成する事も可能だ。
以降章で解説するが、IPv6で使用するDHCPv6には「ステートレス」と「ステートフル」の2モードがある。
ノードにIPv6アドレスを自動構成をさせるのが「ステートレス」モードで、IPv6アドレス以外の情報を提供する。

IPv4で使用されるDHCPv4と同様に、DHCPv6にIPv6アドレスを振出させるのが「ステートフル」モードだ。

>> 01-10 IPv6の表記方法