グローバルIPアドレスをもっていないPCというのはあるのでしょうか？（NATの存在意義がわかりません）

Question

NATについて調べていました。
その中での私の認識は以下の通りです。

・昨今IPアドレスが枯渇している。
・だからすべてのPCにグローバルIPアドレスは必要ない
・NATを用いれば、ネットに通信するときのみ、グローバルIPを付与する。

しかし、私の中ではグローバルIPをもたないPCというのがあるのかよくわかりません。

※普段はネットワークの仕事をしているわけではないため、あくまで、いちフロントエンジニアの戯言だと
思い、聞いて下さい。

普段、ネットをしたり、プログラミングをするmacやwindowのPCには最初からグローバルIPアドレスがあるかと思います。

そのため、グローバルIPがない、PCというのはどういうケースに発生するのでしょうか？（質問1）

また、もしグローバルIPがないPCの台数が少ない場合、グローバルIPをそのPCに付与したほうが手っ取り早い気がします。グローバルIPがないPCにグローバルIPを付与、もしくは購入することは可能でしょうか？
（質問2）

また、質問2のような状況になればNATは特段必要ないのでしょうか？グローバルIPを付与する以外に活用される方法などは御座いますでしょうか？（質問3）

以上、初歩的な質問で恐縮ですが、宜しくお願いします。

Answer 1

超おおざっぱですが、「グローバルIPアドレス＝組織内のコンピュータ（の内容）を、インターネットの向こう側にいる人に『見せる』ために必要なもの」と理解すればよいのではないでしょうか。

なので、「組織内のPCを使うため」なら、それぞれのPCにはグローバルIPは不要です。それらを束ねた全体に対して１個以上のグローバルIPが必要。それらを相互変換するのがNAT/NAPTです。

組織＝家庭の場合は、（例外はあるかもしれませんが）通常一つのISP契約に対して１個のグローバルIPが割り当てられ、それを１家族で共有します。無線ルータがNATの役割を果たします。

Comments

[kento2543]

ご回答有難う御座います。
喩えがわかりやすくてすんなりと理解できました！

Answer 2

普段、ネットをしたり、プログラミングをするmacやwindowのPCには最初からグローバルIPアドレスがあるかと思います。

いいえ。何故そう思ったのでしょうか？そこを掘り下げると間違いの原因が分かると思います。
普通の人が普段使うPCにはプライベートIPアドレスが付いています。

グローバルIPアドレスは、普通の家庭だと1つ。数千人の企業や学校で1拠点だと数個～十数個です。
全国に数百拠点のある企業とかだと数百個。
後述のプライベートIPアドレス制定前にIPアドレス割り当てを受けた企業だとまだ数万個～数百万個持っている企業もあるでしょうが、アドレスを返還した企業もあります。

そのため、グローバルIPがない、PCというのはどういうケースに発生するのでしょうか？（質問1）

世界中のPCのほとんどがそうです。

質問2は、前提が間違い。

質問2のような状況になればNATは特段必要ないのでしょうか？グローバルIPを付与する以外に活用される方法などは御座いますでしょうか？（質問3）

世界中のIPアドレスを必要とする機器が今よりずっと少なければNATは必要ないです。IP通信の始まった初期はそうでした。プライベートIPアドレスが出来たのは1996年なのでそれ以前。一般の人がインターネット接続を利用する前までですね。プライベートIPアドレスが正式に決まる前でも、IPアドレスが足りない場合は勝手プライベートアドレスを適当に決めてNATを行うケースもありました(NATを2段にすれば出来るはず)。

Comments

[kento2543]

ご回答有難う御座います。
そもそも前提が違いました。
勉強不足ですね。大変失礼いたしました。

ちなみに以下のようなケースですが、昨今だと、営業職、技術職、事務職問わず、仕事中にネットを使用するということは多々あるかと思います。

>グローバルIPアドレスは、普通の家庭だと1つ。数千人の企業や学校で1拠点だと数個～十数個です。
全国に数百拠点のある企業とかだと数百個。

そのため、数千人の企業において、グローバルIPアドレスが数十個しかないと不都合がおきる気がしましたが、こういうのが一般的なのでしょうか？

私の認識違いかもしれませんが、このようなケースだと、グローバルIPアドレス（仮に15個とする）を15人の社員が同時間帯に使用しているとそれ以外の社員の方は使うことができないということでしょうか？（15人の誰かがグローバルIPアドレスを手放さない限り）

また、企業向けフレッツ光のwebページを見ていたのですが、
グローバルIPアドレスの言及について見当たりませんでした。
グローバルIPアドレスの上限を増やしたりはできないのでしょうか？

度々申し訳ありませんが、宜しくお願いします。

[cateye]

簡単に言うとWAN(グローバル)とLAN(プライベート)の間に通常ルータが入っています。
で、外部からＷＡＮ側まではグローバルアドレスで通信を行いルータがＬＡＮ側につながった各機器（ＰＣなど）にパケットを振り分けます。（振り分け方は割愛…パケットのヘッダ見ればいいらしいが資料が手元にないのでよう分からんｗ）なので、グローバルＩＰが１つの場合でもＬＡＮ側に繋がった機器が（プライベートアドレスが重複しなければ）複数あっても通信が出来ます。
・・・振り分けというのはちょっと違うかなあ・・・パケットのヘッダを書き換えて各機器が取り込めるようにする・・・みたいな

[cateye]

＞グローバルIPアドレスの言及について見当たりませんでした。
先ほど書きましたが、ＤＨＣＰを利用する場合は接続されたときにプロバイダ（ＯＣＮ？）が持っているグローバルＩＰを割り付けるので特に書いてないのだと思います。
＞グローバルIPアドレスの上限を増やしたりはできないのでしょうか？
プロバイダが持っているグローバルＩＰ（たぶん百万とか）が限界でしょう・・

[otn]

> このようなケースだと、グローバルIPアドレス（仮に15個とする）を15人の社員が同時間帯に使用しているとそれ以外の社員の方は使うことができないということでしょうか？（15人の誰かがグローバルIPアドレスを手放さない限り）

そのためのNAT(NAPT)です。TCPの通信は、IPアドレス＋ポート番号で区別されるので、IPアドレスが同じでもポート番号が違えば同時に通信可能です。
Googleの画像検索でNAPTを検索してみてください。図解の説明があります。

> グローバルIPアドレスの上限を増やしたりはできないのでしょうか？
数個ならお金を払えば可能です。数万個になると今は難しいかも。

[kento2543]

cateyeさん、otnさん　ご回答有難う御座います。

ＤＨＣＰやNAPTについての知識が浅いため、再度勉強しなおしたいと思います。
質問前に比べて、ネットワークについての理解が少し深まったので、これを機に、
ネットワーク周りのの勉強に励みたいと思います！

有り難う御座います。

Answer 3

グローバルIPアドレスの前にプライベートＩＰアドレスが分かりますか？
たとえばWindowsなら"ipconfig"、unix系なら"ifconfig"で表示される、192.168.x.xというのがプライベートipアドレスです。「10.x.x.x」「172.16.x.x～172.31.x.x」「192.168.x.x」がプライベートに使っていい事になっている。
で、グローバルIPアドレスはネットワークインフォメーションセンターJPNICが管理しています。また、通常ＰＣでインターネットなど外部に接続する場合に使われるDHCPは、グローバルＩＰアドレスを接続時に一時的に割り当てる技術です。
詳しい事は、JPNICなどで調べてみてください。
＞グローバルIPがない、PCというのはどういうケースに発生するのでしょうか？
外部と遮断されたＰＣ同士の通信ならば、プライベートアドレスだけで事足ります。・・・たとえば、サーバーとクライアントが同じ建屋にあってそれだけでことが足りるような場合ですね。

Comments

[kento2543]

ご回答有難う御座います。
JPNICのサイトを参考に引き続き勉強に励みたいと思います。

グローバルIPアドレス、プライベートＩＰアドレスの違いも厳密にわかっていなかったため、解説感謝致します。

Answer 4

グローバルIPがない、PCというのはどういうケースに発生するのでしょうか？（質問1）

回答：グローバルIPアドレスというのはISP(インターネットサービスプロバイダ)という業者から割り当てられているIPアドレスの事です。(例えばNTTや KDDI等。)なので,こういった業者と契約しないとグローバルIPアドレスを持つ事はできません。
なので、質問1の答えとしてはISPと契約していないまたは無線LANや有線で接続していないPCの事を指すかと思います。（かなり大雑把に解説してると思います...）

グローバルIPがないPCの台数が少ない場合、グローバルIPをそのPCに付与したほうが手っ取り早い気がします。グローバルIPがないPCにグローバルIPを付与、もしくは購入することは可能でしょうか？
（質問2）

回答：一つ一つのPCにそれぞれグローバルIPアドレスを与えてしまうと地球上に存在するグローバルIPアドレスが枯渇(足りなくなってしまう)してしまう可能性があります。不足してしまう理由はご自身で調べてみてください。
ちなみに、現在はプライベートIPアドレスというのを使用してグローバルIPアドレスが枯渇してしまわないようにしています。

また、質問2のような状況になればNATは特段必要ないのでしょうか？グローバルIPを付与する以外に活用される方法などは御座いますでしょうか？（質問3）

回答：仮に質問2のような状況になればNATは必要なくなります。NATとはプライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスに変換する事ですのでプライベートIPアドレスがないのであればNATの意味がなくなりますので。

グローバルIPを付与する以外に活用される方法などは御座いますでしょうか？
すいません。この質問の意味がよく理解できませんでした...
もう少し具体的に書いていただければと思います...

以上です。
間違っている箇所がもしかしたらあるのかもしれないのでこの回答をご覧になられた方で間違いに気づかれた方がおりましたらご指摘いただけると幸いです。

Comments

[kento2543]

ご回答感謝致します。
グローバルIPというのはそもそも持っているものだとばかり思っておりました。
間違って覚えていたため、それに気づけてよかったです。

ちなみにISPの法人向けサイトを閲覧していたのですが、グローバルIPの上限数を増やしたりはできないのでしょうか？
グローバルIPのアドレス数とその料金プランの一覧というのを見たかったのですが、そういうページが見当たりませんでした・・・。

[mm--_--mm]

上限数を増やす事は可能だと思いますよ。

手段としては複数のISPの業者と契約したりだとか、一つの業者から複数割り当ててもらうだとかあると思います。

料金等は業者によって違うと思いますのでその業者毎のホームページをご覧になられた方が良いかと思いますよ。

ホームページを見てもわからない場合は電話で問い合わせるとかして詳しく説明を聞いたりした方が良いかと思います。

以上です。
長文失礼いたしました。

[kento2543]

再度有難う御座います。
業者毎のホームページを閲覧してみます。

Answer 5

コメントにあったDHCPについてはIPの設定を自動的に行うもの（厳密には違うのですが）です。
ややこしくなるのでいまは横に置いた方が良いと思います。

皆様方が説明されているのですが、書かせてください…

IPv4では、43億個のIPアドレスが使用できますが、2011年にはIANA管理のIPv4は枯渇しました。
今はRIPから絞って割り当てをしている状態だったかと思います。

IPアドレスの仕組みを調べると、クラスによる分類とCIDERといったものが出てくると思います。
地球上の人口以上にやたらめったら増えていった端末に対応するために、サブネット化をした結果です。

一つのネットワークを小さいネットワークに分けて大量のホストをつなげられるようにしよう。というやつです。これによって企業は自社のネットワーク内に多数の端末を設置しています。（ざっくり）
そんなやり方でそれぞれのネットワークは独立しています。

続いて、NATについてですが、ざっくり言うと、

60億近いの端末に一個づつ割り当てしたらそら足んなくなるよね…
ってことで、ネットワーク内のプライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを紐付けるNAT（IPマスカレード）やNAPTといった技術が作られ、それぞれのネットワークにルーターが導入されグローバルIPはその装置に持たせて、ネットワーク内のIPやポートをグローバルIPアドレスに、グローバルIPアドレスから目的のプライベートIPアドレスに変換して装置経由で接続しよう、そうすることによってネットワーク内（装置の配下）で端末がいくら増えてもグローバルIPアドレスは一個で済むよね！ってことです。

グローバルIPアドレス数十個ということは、その背景に独立したネットワークがIPアドレス分数十個あるということです。これは、企業に限らず家庭においても基本的には同じ仕組みです。家庭においては、ISPと契約して設定情報をいれますが、設定された情報を元に接続はほぼ自動化されている（仮想化が極端になされている？）ので、意識することは無いのだと思います。

IPv6では、約340澗個使えるので、石ころ一個に割り当てても枯渇の心配がないとか言われています。そのため、IPv6にNATのメリットはないと言われています。

補足として、やや具体的にルーターの仕事を書くと、

ネットワークにあるルーターは配下の何十台何百台というホストの通信を一手に引き受けて、やってきたパケットからL3の部分を見てプライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスに変換すること（どのアドレスのどのポートの通信を自分のグローバルIPアドレスのどのポートとして通信させたか対応表を作って管理しているようなニュアンスです。）をやりつつ、それぞれのパケットを通信先（自分以外のグローバルIPアドレス）に配信するためのいろいろ（ルーティング等、割愛します）をやりつつ戻ってきたパケットを通信元（プライベートIPアドレス持つ端末）に返す仕事をやっています。

L3装置だけざっくり考えるとだいたいこんな感じです。
しかし、ここに書いたのは飽くまでも分かりやすくするためにざっくりと掻い摘まんだものです。もっと厳密に知るためには、TCP/IPについて知っていく必要があります。

以上、いろいろ解説しましたが、質問者さんの質問内容について回答するとすると、

質問1のグローバルIPアドレスをもたない端末というのは、それぞれのネットワーク内にある端末のことになります。これはネットワークにつながっている端末のほぼすべてが当てはまります。

質問2については、IPv4の個数よりも端末が多いので、IPv4では端末にグローバルIPアドレスの付与はできません。IPv6なら可能です。

質問3については、IPv6の現況がまさに質問2の状況といえるかと思います。NAT不要でなんもなやむ必要なくIPv6アドレスが付与されればそのまま通信できます。