IPv4とIPv6の違いとは？アドレス形式・セキュリティ・移行方法を徹底解説

インターネットプロトコル（IP）には「IPv4」と「IPv6」の2種類があります。現在はIPv4の方が圧倒的に普及していますが、どちらも同じ役割を持つIPアドレスであり、パソコンやスマートフォンなどのネットワーク機器が、インターネット上でサーバーと通信できるようにするためのものです。

これまでにIPv4が原因でインターネットに接続できなくなった経験がある人はほとんどいないでしょう。だからこそ、「なぜIPv6が必要なのか」「新しいIPアドレスで何が変わるのか」「IPv6はIPv4より優れているのか」と疑問に思うのは自然なことです。

この記事では、IPv4とIPv6の意味や違いについて詳しく解説します。

IPv4とIPv6の意味

IPv4は「IPバージョン4（IP version 4）」の略で、1983年から使われており、現在でも広く普及しています。IPv4アドレスは、ピリオドで区切られた4つの数字の組み合わせ（ドット区切り10進表記）で表されます。

64.70.220.50

IPv6は「IPバージョン6（IP version 6）」の略で、1994年に登場しました。最終的にはIPv4を置き換えることを目的として設計されましたが、現時点では両者が併用されています。IPv6アドレスはアルファベットを含み、コロンで区切られるなど、IPv4とは見た目が大きく異なります。16ビットの16進数を8つ組み合わせた構成です。

2a00:5a60:85a3:0:0:8a2e:370:7334

なぜ2つのプロトコルが存在するのか

IPv6は、IPv4の限界を克服するために作られました。初代からわずか10年ほどで次世代版が登場したのは、インターネットの爆発的な拡大が主な理由です。

IPv4とIPv6の大きな違いの一つがアドレスの構造です。IPv4が32ビットのアドレスしか扱えないのに対し、IPv6は128ビットのアドレスをサポートしています。また、IPv4が0〜9の数字のみなのに対し、IPv6はa〜fの英字も使用できます。ビット数が1つ増えるごとに、アドレス空間（一意なIPアドレスの総数）は2倍になります。

つまり、IPv6の方がはるかに多くのIPアドレスを作れるということです。IPv4は約43億個にとどまりますが、IPv6なら340澗（340×10の36乗）という天文学的な数の一意なアドレスを作り出せます。

もし地球上の全員が1台だけインターネット接続デバイスを持っていると仮定しても、IPv4だけの世界では数十億台のデバイスが即座に接続を拒否される計算になります。さらに、スマートウォッチ、スマートフォン、自動車、冷蔵庫など、毎日のように新しいデバイスがインターネットに追加されている現状を考えると、IPv4の約43億個という上限では将来までもつことは明らかです。

管理機関によって利用可能なIPv4・IPv6アドレスの数は制限されていますが、それでもIPv6の組み合わせはIPv4よりはるかに多く、すぐに枯渇する可能性は極めて低いといえます。

IPv5はどうなった？

「IPv5は存在しないのか」と気になる人もいるかもしれません。実は、実験的なプロトコルであるInternet Stream Protocol（ST）にIPv5相当の番号が割り当てられていましたが、実用化には至らず広く普及しませんでした。そのため、次世代プロトコルには「IPv6」の番号が与えられたのです。

IPv6とIPv4のその他の違い

アドレス空間の大きさ以外にも、IPv4とIPv6にはさまざまな違いがあります。主な相違点を以下の表にまとめました。

IPv6とIPv4の主な違い

項目	IPv6	IPv4
ヘッダーフィールド数	8	12
ヘッダーフィールド長	40	20
チェックサムフィールド	なし	あり
伝送方式	ユニキャスト／マルチキャスト／エニーキャスト	ユニキャスト／ブロードキャスト／マルチキャスト
VLSM対応	非対応	対応
割り当て方式	DHCPv6および静的	DHCPおよび静的
セキュリティ	IPSec標準搭載	アプリケーション依存
自動設定	対応	非対応
アドレス解決方式	NDP（近隣探索プロトコル）	ARP（アドレス解決プロトコル）
直接P2P接続	可能	不可能（NATのため）

IPv6はIPv4より安全なのか？

IPv6の方が新しいからといって、セキュリティ面ですべてが優れているわけではありません。実は、IPv6にもIPv4と同様に、アドレスフラッディング、中間者攻撃（MITM）、パケットキャプチャなどの脅威が存在します。

IPv6にはIPSec（Internet Protocol Security）が標準で組み込まれています。これはVPNがデータ暗号化に使用しているのと同じ技術です。「IPSecがあるならIPv6の方が断然安全」と思われがちですが、IPSecの実装は推奨事項であって必須ではありません。さらに、IPSecはIPv4でも利用できるため、実際の差はほとんどありません。

また、IPv6の自動設定機能により、デバイスはMACアドレスをもとにIPアドレスを生成できます。この仕組みは、ハッカーや第三者の企業がハードウェア情報をもとに個人を追跡するために悪用される可能性もあります。

一方で、アドレス解決にNDPを使用する点はIPv6の優位性といえます。IPv4のARPは、ARPスプーフィング、MACフラッディング、MAC複製といった問題を抱えています。IPv6は、暗号学的に生成されたアドレスでNDPを保護するSEND（Secure Neighbor Discovery）プロトコルを採用しており、この点で安全性が向上しています。

大多数のユーザーにとって重要なのは、IPv6へ移行してもウイルス感染、データ窃取、監視といったインターネット上の主要な問題が解決されるわけではないという点です。IPv6とIPv4では動作原理に根本的な違いがありますが、どちらを使っていても多くの脅威は依然として現実のものです。

IPv6を使うために必要なこと

Webサービスを運営したりネットワーク機器を開発したりしない一般ユーザーにとって、IPv6への移行は基本的に「待つだけ」の話です。パソコンをIPv6向けに準備したり、IPアドレスについて新しく学んだりする必要はありません。

「IPv6アドレスを手入力しなかったせいで突然インターネットから締め出される」ということはありません。IPv6とIPv4は、世界中のすべてのデバイスがIPv6を利用可能になるまで並行して動き続けます。その完了までには長い年月がかかるでしょう。

ヒント：Googleが公開しているIPv6導入状況の統計を見ると、Googleユーザーの間でIPv6の利用率が上昇傾向にあることがわかります。

自宅やスマートフォンで移行が行われる際も、普段よく起こるIPアドレスの変更と同じようにシームレスに行われます。ユーザーが気づくことはまずないでしょう。

ただし、デバイスとISP（インターネットサービスプロバイダー）がIPv6に対応していれば、いつでも手動で切り替えることも可能です。ルーターの設定画面にそのオプションがないか確認してみてください。

IPv6アドレスが関係するもう一つのケースがDNSサーバーの変更です。無料で公開されているDNSサーバーの中には、IPv6版を提供している企業もあります。