1.4IPv6とアドレス解決

IPv4アドレスの在庫枯渇は既に現実の制約であり、ネットワーク設計者は「新規拠点や新規サービスをIPv4のまま拡張するか」「IPv6へ移行するか」「両方を共存させるか」という判断を迫られます。この節ではIPv6の基礎に加え、限られたIPv4資源と将来性のあるIPv6のどちらをどう組み合わせるかという移行技術の選定を学びます。

1.4.1IPv6アドレスの表記と種類

• IPv6アドレス＝128ビットを16ビットずつ8グループに区切りコロン区切りの16進数で表記（例：2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001）。連続する0000グループは::で1回だけ省略でき、各グループの先頭の0は省略可能（2001:db8::1）。
• グローバルユニキャストアドレス＝インターネット上で一意に到達可能なIPv6アドレス（先頭2000::/3の範囲）。リンクローカルアドレス（fe80::/10）は同一リンク（同一セグメント）内でのみ有効で、ルータを越えて転送されない。IPv6インタフェースには自動的にリンクローカルアドレスが付与され、近隣探索等の基盤として使われる。

1.4.2ARPとNDP（アドレス解決）

• ARP（アドレス解決プロトコル）＝IPv4環境で、宛先IPアドレスに対応するMACアドレスをブロードキャストで問い合わせて解決するプロトコル。同一セグメント内の通信で、次に転送すべき機器のMACアドレスを特定するために使われる。
• NDP（近隣探索プロトコル）＝IPv6でARPに相当する機能を提供するプロトコルで、ICMPv6のメッセージ（近隣要請/近隣広告等）を使い、ブロードキャストではなくマルチキャストでアドレス解決を行う点がARPとの大きな違い。ルータ広告によるアドレス自動設定（SLAAC）の基盤にもなる。

あなたはISP相当の事業者でネットワーク設計を担当しており、既存顧客向けにIPv4アドレスを追加割当したいものの、手持ちのIPv4アドレス在庫が枯渇寸前という制約に直面しています。選択肢の1つはNAT/NAPTでプライベートアドレスを共有し1つのグローバルIPv4アドレスで多数の顧客を収容する方法ですが、ポート枯渇や一部アプリケーションとの相性問題（P2P通信等）という副作用があります。もう1つの選択肢は新規顧客から段階的にIPv6へ移行してもらう方法ですが、既存のIPv4専用サービスとの通信互換性が失われるため、デュアルスタック（1台の機器がIPv4とIPv6の両方のアドレス・スタックを同時に持ち、相手のプロトコルに応じて使い分ける）を採用すれば、IPv4サービスへの後方互換性を保ちながら新規顧客をIPv6中心で収容でき、IPv4アドレス消費を抑えつつ移行を進められます。もし双方の機器がIPv6のみでIPv4非対応機器と通信する必要が生じた場合は、IPv6パケットをIPv4網でカプセル化して運ぶトンネリングや、IPv6とIPv4を相互変換するNAT64のような変換技術が必要になります。「今すぐ全顧客をIPv6化する」のではなく、既存資産との互換性・移行コスト・将来のアドレス需要を天秤にかけ、デュアルスタックを中核に据えた段階移行を選ぶのが、IPv4枯渇下での現実的な設計判断です。

1.4.3この節のまとめ

• IPv6アドレスは128ビット・コロン区切り16進数、連続する0は::で1回だけ省略可能
• ARPはブロードキャストで解決、NDPはICMPv6のマルチキャストで解決しSLAACの基盤になる
• IPv4枯渇下ではデュアルスタックを中核に、NAT/NAPT・トンネリング・NAT64を要件に応じて組み合わせる