IPv6アドレス

ユニキャストアドレスとエニーキャストアドレスは通常、2つの論理的な部分で構成されます。1つはルーティングに使用される64ビットのネットワークプレフィックス、もう1つはホストのネットワークインターフェースを識別するために使用される64ビットのインターフェース識別子です。

ネットワークプレフィックス（ルーティングプレフィックスとサブネットIDを組み合わせたもの）は、アドレスの最上位64ビットに含まれています。ルーティングプレフィックスのサイズは可変で、プレフィックスサイズが大きいほどサブネットIDのサイズは小さくなります。サブネットIDフィールドのビットは、ネットワーク管理者が指定されたネットワーク内のサブネットを定義するために使用できます。64ビットのインターフェース識別子は、自動的にランダムに生成されるか、DHCPv6サーバーから取得されるか、手動で割り当てられます。（従来は、インターフェースのMACアドレスから修正EUI-64形式を使用して自動的に生成されていましたが、プライバシー上の理由からこの方法は現在推奨されていません。^{[ 2 ]}）

固有ローカルアドレスは、IPv4のプライベートネットワークアドレスに相当するアドレスです。

プレフィックスフィールドにはバイナリ値1111110が格納されます。Lビットはローカル割り当てアドレスの場合は1になります。Lが0に設定されたアドレス範囲は現在定義されていません。ランダムフィールドは、 / 48ルーティングプレフィックスの開始時に一度だけランダムに選択されます。

リンクローカルアドレスもインターフェース識別子に基づいていますが、ネットワークプレフィックスには異なる形式を使用します。

プレフィックスフィールドにはバイナリ値1111111010が含まれています。それに続く54個のゼロにより、すべてのリンクローカルアドレスのネットワークプレフィックスの合計が同じになり（fe80:: / 64リンクローカルアドレスプレフィックス）、ルーティング不可能になります。

マルチキャストアドレスは、アプリケーションに応じて、いくつかの特定のフォーマット規則に従って生成されます。

すべてのマルチキャストアドレスにおいて、プレフィックスフィールドにはバイナリ値11111111が格納されます。

現在、 flgフィールドの 4 つのフラグ ビットのうち 3 つが定義されています。^{[ 1 ]}最上位のフラグ ビットは将来の使用のために予約されています。

4ビットのスコープフィールド（sc）は、アドレスが有効かつ一意である場所を示すために使用されます。

さらに、スコープフィールドは、要求されたノードなどの特別なマルチキャストアドレスを識別するために使用されます。

sc (ope)フィールドにはバイナリ値0010（リンクローカル）が格納されます。ソリシテッドノードマルチキャストアドレスは、ノードのユニキャストアドレスまたはエニーキャストアドレスに基づいて計算されます。ソリシテッドノードマルチキャストアドレスは、ユニキャストアドレスまたはエニーキャストアドレスの最後の24ビットをマルチキャストアドレスの最後の24ビットにコピーすることによって作成されます。

リンクスコープマルチキャストアドレスは、同様の形式を使用します。^{[ 6 ]}

IPv6ネットワークは、2のべき乗のサイズを持つ連続したIPv6アドレスのグループであるアドレスブロックを使用します。アドレスの先頭のビット群は、特定のネットワーク内のすべてのホストで同一であり、ネットワークのアドレスまたはルーティングプレフィックスと呼ばれます。

ネットワーク アドレス範囲はCIDR 表記で記述されます。ネットワークは、ブロック内の最初のアドレス (すべてゼロで終わる)、スラッシュ(/)、およびプレフィックスのビットサイズに等しい10 進数値で表されます。たとえば、2001:db8:1234:: / 48と記述されたネットワークは、アドレス2001:db8:1234:0000:0000:0000:0000:0000で始まり、 2001:db8:1234:ffff:ffff:ffff:ffff:ffffで終わります。

インターフェース アドレスのルーティング プレフィックスは、CIDR 表記を使用してアドレスに直接指定できます。たとえば、サブネット2001:db8:a:: / 64に接続されたアドレス2001:db8:a::123を持つインターフェースの設定は、2001:db8:a::123 / 64と記述されます。

アドレスブロックのサイズは、スラッシュ（/）の後にネットワークプレフィックスのビット長を表す10進数の数値を記述することで指定します。たとえば、プレフィックスが48ビットのアドレスブロックは/ 48と表記されます。このようなブロックには、2 ^{128 − 48} = 2 ^80個のアドレスが含まれます。ネットワークプレフィックスの長さが短いほど、ブロックは大きくなります。/ 21ブロックは/ 24ブロックの8倍の大きさになります。

IPv6 アドレスのコロン (:) 文字は、 URIやURLなどのリソース識別子の確立された構文と競合する可能性があります。コロンは、ポート番号の前にホスト パスを終了させるために慣習的に使用されます。^{[ 10 ]}この競合を緩和するために、このようなリソース識別子では、リテラル IPv6 アドレスは角括弧で囲まれます。例:

URLにポート番号も含まれている場合、表記は次のようになります。

末尾の443は、例におけるポート番号です。

グローバルスコープ以外のアドレス（§ アドレススコープで説明）の場合、特にリンクローカルアドレスの場合、パケット送信に使用するネットワークインターフェイスの選択は、アドレスが属するゾーンによって決まる場合があります。同じアドレスが異なるゾーンで有効であり、それぞれのゾーンで異なるホストによって使用されている可能性があります。単一のアドレスが異なるゾーンで使用されていない場合でも、それらのゾーンのアドレスのプレフィックスが同じである場合があり、その場合、オペレーティングシステムはルーティングテーブルの情報（プレフィックスベース）に基づいて送信インターフェイスを選択できなくなります。

テキストアドレスの曖昧さを解消するために、ゾーンインデックスはアドレスに付加する必要があります。ゾーンインデックスはパーセント記号（%）でアドレスと区切られます^{。 [ 11 ]}数値のゾーンインデックスは普遍的にサポートされる必要がありますが、ゾーンインデックスは実装依存の文字列でも構いません。リンクローカルアドレス

次のように表現できます

または

前者（インターフェース名を使用する）は、ほとんどのUnix系オペレーティングシステム（BSD、Linux、macOSなど）で慣習的に用いられています。^{[ 12 ]}後者（インターフェース番号を使用する）はMicrosoft Windows で唯一の構文ですが、この構文のサポートは標準で必須となっているため、他のオペレーティングシステムでも利用可能です。^{[ d ]}

BSDベースのオペレーティングシステム（macOSを含む）は、代替の非標準構文もサポートしており、数値ゾーンインデックスはアドレスの2番目の16ビットワードにエンコードされます。例：

上記のすべてのオペレーティングシステムにおいて、リンクローカルアドレスのゾーンインデックスは、実際にはゾーンではなくインターフェースを参照します。複数のインターフェースが同じゾーンに属する可能性があるため（たとえば、同じネットワークに接続されている場合）、実際には、異なるゾーン識別子を持つ2つのアドレスが実際には同等であり、同じリンク上の同じホストを参照している可能性があります。^{[ e ]}

統一リソース識別子(URI)で使用する場合、パーセント記号の使用は構文の競合を引き起こすため、パーセントエンコーディングによってエスケープする必要があります。^{[ 13 ]}例:

Microsoft Windowsオペレーティングシステムでは、IPv4 アドレスはUniform Naming Convention (UNC) パス名で有効な場所識別子です。ただし、コロンは UNC パス名では使用できない文字です。そのため、IPv6 アドレスを UNC 名で使用することもできません。このため、 Microsoft はIPv6 アドレスを UNC パスで使用できるドメイン名の形式で表現する転写アルゴリズムを実装しました。この目的のために、Microsoft はインターネット上でセカンドレベルドメインipv6-literal.netを登録および予約しました(ただし、2014 年 1 月にこのドメインを放棄しました^{[ 14 ]} )。IPv6 アドレスは、この名前空間内でホスト名またはサブドメイン名として次のように転写されます。

次のように書かれています

この表記は、Microsoftのソフトウェアによってローカルで自動的に解決され、DNSネームサーバーへの問い合わせは一切行われません。

IPv6アドレスにゾーンインデックスが含まれている場合、それは「s」文字の後にアドレス部分に追加されます。

次のように書かれています

ユニキャストアドレスには、リンクローカルとグローバルの2つのスコープが定義されています。

リンクローカルアドレスとループバックアドレスはリンクローカルスコープを持ち、直接接続された単一のネットワークでのみ使用できます。その他のすべてのアドレス（固有ローカルアドレスを含む）はグローバル（またはユニバーサル）スコープを持ち、グローバルにルーティング可能であり、グローバルスコープを持つアドレスや、直接接続されたネットワーク上のリンクローカルスコープを持つアドレスに接続するために使用できます。

固有のローカルアドレスはグローバルなスコープを持ちますが、グローバルに管理されるわけではありません。そのため、適切なルーティングが行われた場合、同じ管理ドメイン（組織など）内のホスト、または連携する管理ドメイン内のホストのみがこれらのアドレスに到達できます。スコープはグローバルであるため、宛先から送信元へのパケットのルーティングが不可能な場合でも、これらのアドレスは他のグローバルスコープのアドレスと通信する際の送信元アドレスとして有効です。

エニーキャストアドレスは、構文的にはユニキャストアドレスと同一であり、区別できません。唯一の違いは管理上のものです。したがって、エニーキャストアドレスのスコープはユニキャストアドレスのスコープと同じです。

マルチキャストアドレスの場合、2番目のアドレスオクテットの最下位4ビット（ff0 s ::）はアドレススコープ、つまりマルチキャストパケットが伝播されるべきドメインを識別します。定義済みおよび予約済みのスコープは次のとおりです。

その他のスコープはすべて未割り当てであり、管理者が追加の領域を定義するために使用できます。

IPv6アドレス割り当てプロセスの管理は、インターネットアーキテクチャ委員会とインターネットエンジニアリング運営グループによってインターネット割り当て番号機関（IANA）^{[ 16 ]}に委任されています。その主な機能は、ネットワークサービスプロバイダや他のローカルレジストリへの割り当てを委任された地域インターネットレジストリ（RIR）への大規模なアドレスブロックの割り当てです。IANAは、1995年12月からIPv6アドレス空間の割り当ての公式リストを維持しています。^{[ 17 ]}

効率的な経路集約を可能にし、それによってインターネットのルーティングテーブルのサイズを縮小するために、現在インターネットで使用できるアドレス空間は全体の 8 分の 1 ( 2000:: / 3 ) のみとなっています。残りの IPv6 アドレス空間は、将来の使用または特別な目的のために予約されています。アドレス空間は、 / 23から/ 12までのブロックで RIR に割り当てられます。^{[ 18 ]}

RIR は、ローカルのインターネット レジストリに小さなブロックを割り当て、それをユーザーに配布します。これらのブロックのサイズは通常/ 19から/ 32です。^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}グローバル ユニキャスト割り当てレコードは、さまざまな RIR またはその他の Web サイトにあります。^{[ 22 ]}

アドレスは通常、/ 48～/ 56サイズのブロックでエンドユーザーに配布されます。^{[ 23 ]} IPv6アドレスは、IPv4アドレスの割り当てと比較して、はるかに大きなブロックで組織に割り当てられます。推奨される割り当ては、²⁸⁰個のアドレスを含む/ 48^{ブロックです。これは248}、つまり約2.8 × 10 ¹⁴倍のIPv4アドレス空間 2 ³²アドレスと約IPv4アドレスの最大割り当てである/ 8ブロックの7.2 × 10 ¹⁶倍です。ただし、合計プールは、2 ¹²⁸ (正確には 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456、または約 10 16 個)あるため、当面の間は十分です。3.4 × 10³⁸、つまり340ウンデシリオン）^の固有のIPv6アドレス。

各RIRは、複数の/ 23ブロックをそれぞれ512/32ブロックに分割でき、通常はISPごとに1つずつ割り当てられます。ISPは、その/ 32ブロックを65536/48ブロックに分割でき、通常は顧客ごとに1つずつ割り当てられます。[ 24 ^]顧客は、割り当てられた/ 48ブロックから65536/64 ネットワークを作成でき、それぞれ264 ^（正確には18,446,744,073,709,551,616、または約）のネットワークを構築できます。1.8 × 10¹⁹ ) アドレス。対照的に、IPv4 アドレス空間全体では 2³² ⁽正確には 4,294,967,296、つまり約 10¹⁹ )アドレスしかありません^。4.3 × 10 ⁹ ) アドレス。

設計上、アドレス空間のごく一部のみが実際に使用されます。アドレス空間が広いため、アドレスはほぼ常に利用可能であり、アドレス節約を目的としたネットワークアドレス変換（NAT）は不要です。NATは、IPv4アドレス枯渇を緩和するために、IPv4ネットワークでますます使用されるようになっています。

プロバイダに依存しないアドレス空間は、RIRによって特別なアドレス範囲（ RIPE NCCサービス地域の割り当て先の場合は2001:678:: / 29 ）からエンドユーザー組織に直接割り当てられ、これらの組織はネットワークの番号を変更せずにプロバイダを変更することができます。

インターネットエクスチェンジポイント（IXP）には、接続されているISP間の通信のために、主に2001:7f8:: / 32（RIPE NCC）、2001:504:: / 30（ARIN）、2001:de0:: / 27（APNIC）、および2001:43f8:: / 32（AFRINIC）^{[ 25 ] [ 26 ]}の範囲から特別なアドレスが割り当てられます。

ルートネームサーバーには、主に2001:500:: / 30と2001:7f8:: / 29の範囲のアドレスが割り当てられています。^{[ 27 ]}

各サブネットプレフィックス内の最小アドレス（インターフェース識別子がすべてゼロに設定されているアドレス）は、サブネットルータのエニーキャストアドレスとして予約されています。^{[ 1 ]}アプリケーションはこのアドレスを使用して、利用可能なルータのいずれかと通信できます。このアドレスに送信されたパケットは、1 つのルータにのみ配信されます。

各/ 64サブネット プレフィックス内の上位 128 アドレスは、エニーキャスト アドレスとして使用するために予約されています。^{[ 28 ]}これらのアドレスは通常、インターフェース識別子の最初の 57 ビットが 1 に設定され、その後に 7 ビットのエニーキャスト ID が続きます。ネットワークのプレフィックスはルーティング目的で任意の長さにすることができますが、サブネットは 64 ビットの長さである必要があります。下位 7 ビットの値が 0x7e のアドレスは、モバイル IPv6ホーム エージェントのエニーキャスト アドレスとして定義されています。値が 0x7f (すべてのビットが 1) のアドレスは予約されており、使用できません。この範囲からの割り当てはこれ以上行われていないため、残りの値 0x00 から 0x7d までもすべて予約されています。

ルーター間の /127 ポイントツーポイントリンクについては、この例外が適用されます。^{[ 29 ]}このようなリンクの場合、サブネットビットがゼロのアドレスはエニーキャストアドレスとしてではなく、通常のユニキャストアドレスとして解釈されなければなりません。

マルチキャストアドレスff0x::（xは任意の 16 進数値）は予約されており^{[ 1 ]} 、インターネット割り当て番号機関(IANA)によって管理されています。^{[ 48 ]}

fe80:: / 64アドレスの下位 64 ビットには、64 ビットのインターフェース識別子が格納されます。これは、以下の情報源から取得できます。

• 「インターフェース識別子」という名前が示すように、これはネットワークアダプタの 48 ビットMAC アドレスであり、一意であることが保証されています。MAC アドレス00-0C-29-0C-47-D5は、まずFF-FEを中間に挿入して00-0C-29- FF-FE- 0C-47-D5とし、次にユニバーサル/ローカル ビットを反転して02-0C -29-FF-FE-0C-47-D5 (または IPv6 アドレス表記では :020c:29ff:fe0c:47d5) とすることで、64ビットの修正 EUI-64に変換されます。
• しかし、エンドユーザーデバイスでは、アダプタの実際のMACアドレスを使用してインターフェースアドレスを生成することは推奨されていません。これは、MACアドレスがインターネット全体に公開され、ネットワークをまたいでユーザーを追跡しやすくなるためです。そのため、現在では擬似乱数アドレスを使用するのが一般的です。既存のオプションには、一時アドレス、安定したプライバシーアドレス、および暗号化によって生成されたアドレスがあります。これはMACスプーフィングと関連していますが、同じメカニズムではありません。擬似乱数インターフェース識別子は、実際のMACアドレスまたは偽装されたMACアドレスと一致する必要はありません。

• サイトローカルプレフィックスfec0:: / 10は、アドレスが組織のサイトネットワーク内でのみ有効であることを指定します。これは 1995 年 12 月の元のアドレス指定アーキテクチャの一部でしたが、^{[ 60 ]}サイトという用語の定義が曖昧で、ルーティング ルールが混乱する原因となったため、2004 年 9 月にその使用は非推奨になりました。新しいネットワークでは、この特殊なタイプのアドレスをサポートしてはなりません。^{[ 61 ]} 2005 年 10 月には、新しい仕様でこのアドレス タイプが一意のローカル アドレスに置き換えられました。^{[ 40 ]}
• アドレスブロック200:: / 7は、1996年8月にOSI NSAPマッププレフィックスセットとして定義されましたが^{[ 62 ] [ 63 ]}、2004年12月に廃止されました^{[ 64 ]。}
• 96 ビットのゼロ値プレフィックス:: / 96 は、元々はIPv4 互換アドレスとして知られていましたが、1995 年に言及されました^{[ 60 ]}が、完全には説明されていませんでした。このアドレス範囲は、 IPv6 移行技術内でIPv4アドレスを表すために使用されました。このような IPv6 アドレスは、最初の (最上位) 96 ビットがゼロに設定され、最後の 32 ビットが表現された IPv4 アドレスになります。2006 年 2 月に、IETF は IPv4 互換アドレスの使用を非推奨にしました。^{[ 1 ]}このアドレス形式の唯一の残された用途は、IPv6 アドレスも格納できる固定サイズのメンバーを持つテーブルまたはデータベースで IPv4 アドレスを表すことです。
• アドレスブロック3ffe:: / 16は、1998年12月に6boneネットワークのテスト目的で割り当てられました。^{[ 65 ]}それ以前は、アドレスブロック5f00:: / 8がこの目的で使用されていました。両方のアドレスブロックは2006年6月にアドレスプールに戻されました。^{[ 66 ]}
• 6to4の運用上の問題により、2015 年 5 月以降 6to4 メカニズムが非推奨になったため、アドレス ブロック2002:: / 16の使用は減少しています。 ^{[ 43 ]} IPv4 アドレス ブロック192.88.99.0 / 24は非推奨ですが、2002:: / 16は非推奨ではありません。
• 2007 年 4 月に、アドレス ブロック2001:10:: / 28が Overlay Routable Cryptographic Hash Identifiers (ORCHID) に割り当てられました。^{[ 67 ]}これは実験的な使用を目的としていました。2014 年 9 月に ORCHID の第 2 バージョンが指定され、^{[ 36 ]}ブロック2001:20:: / 28の導入に伴い、元のブロックはIANAに返却されました。

• 逆引き DNS ルックアップのために、IPv6 アドレスは当初DNS ゾーンip6.intに登録されていました。これは、トップレベル ドメインarpaが廃止されると予想されていたためです。2000 年に、インターネット アーキテクチャ ボード(IAB) はこの意図を撤回し、2001 年に arpa は元の機能を維持すべきであると決定しました。ip6.int のドメインは ip6.arpa ^{[ 68 ]}に移動され、ip6.int ゾーンは 2006 年 6 月 6 日に正式に削除されました。
• 2011 年 3 月、IETF は、エンド サイトへのアドレス ブロックの割り当てに関する推奨事項を改良しました。^{[ 23 ]}（ 2001 年のIABとIESGの見解によれば）/ 48、/ 64、または/ 128のいずれかを割り当てる代わりに、 ^{[ 69 ]}インターネット サービス プロバイダは、エンド ユーザーにより小さなブロック (たとえば/ 56 ) を割り当てることを検討する必要があります。ARIN 、RIPE、およびAPNIC の地域レジストリのポリシーは、適切な場合には /56 の割り当てを推奨しています。^{[ 23 ]}
• 当初、ドメイン名を IPv6 アドレスに変換する方法として、AAAA レコードを使用する方法と A6 レコードを使用する方法の 2 つの提案がありました^{。[70 ]主流}と^{なったAAAA}レコードは IPv4 の A レコードに相当し、ホスト名から IPv6 アドレスへの単純なマッピングを提供します。A6 レコードを使用する方法は階層的なスキームを使用しており、後続のアドレス ビット グループのマッピングは追加の A6 レコードによって指定され、単一の A6 レコードを変更するだけでネットワーク内のすべてのホストの番号を変更できる可能性があります。A6 フォーマットの利点がコストに見合わないと判断されたため、^{[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]}この方法は 2002 年に実験段階に移行し、^{[ 73 ]}最終的に 2012 年に過去のものとなりました。^{[ 75 ]}
• 2009年、家庭内ネットワークのNATデバイスやルーターの多くのDNSリゾルバがAAAAレコードを不適切に処理していることが判明しました。^{[ 76 ]}これらの中には、適切な否定DNS応答を正しく返す代わりに、そのようなレコードのDNSリクエストを単に破棄するものもありました。リクエストが破棄されるため、リクエストを送信したホストはタイムアウトを待つ必要があり、デュアルスタックIPv6/IPv4ホストへの接続時にレイテンシが増加します。クライアントソフトウェアは、IPv4を試みる前にIPv6接続のタイムアウトが失敗するのを待つためです。Happy Eyeballsはこの問題に対する解決策を提供します。