LANとは？ローカルエリアネットワークの基本をわかりやすく解説

ローカルエリアネットワーク（LAN）とは、一言でいえば、ひとつの家庭やオフィス内で動作するすべてのデバイスのネットワーク通信を整理し、保護するための仕組みです。

もう少し噛み砕いて説明しましょう。「ひとつの家庭やオフィス内」というのは、有線または無線でネットワークルーターに接続されたすべてのデバイスを指します。そのルーターはWi-Fiアクセスポイントの場合もあれば、インターネットサービスプロバイダー（ISP）から支給されたモデムの場合もあります。

「整理する」とは、各デバイスに識別用のアドレスが割り当てられ、ローカルネットワークの外側にあるインターネットへのアクセス方法が定義されることを意味します。

そして「保護する」とは、外部ネットワークからデバイスに向けられた通信リクエストがスキャン・フィルタリングされ、不正アクセスや潜在的に危険な接続を防げるようにすることです。

IPv4アドレッシングの仕組み

実際のイメージは次のようになります。下図のルーターには「パブリック」IPアドレスとして183.23.100.34が割り当てられており、すべての送受信トラフィックはこのアドレスに関連付けられます。

同時に、このルーターはDHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）サーバーとしても機能し、家の中にあるPC、ノートパソコン、スマートフォン、サーバーなどすべてのデバイスに「プライベート」IPアドレスを割り当てます。デバイス同士が通信するときは、このプライベートアドレスを使用します。

図の中で、ローカルデバイスがすべて「NAT IPアドレス」を使用していると表現されていることに注目してください。NATとはNetwork Address Translation（ネットワークアドレス変換）の略で、プライベートLAN内のデバイスを管理するために使われる手法です。

では、なぜわざわざそんなことをするのでしょうか？　すべてのデバイスに、ルーターと同じ種類のパブリックIPアドレスを与えてはいけないのでしょうか？

その答えを理解するには、まずIPv4の歴史から始める必要があります。IPv4アドレスは32ビットの数値で、ドットで区切られた4つの8ビットオクテットで構成されています。具体的には次のような形です。

192.168.1.10

サブネット表記とは

システムが、あるネットワークアドレスがどの種類のサブネットに属しているのかを正確に把握することは極めて重要です。そのため、アドレスのどの部分がネットワーク自体を示し、どの部分が個々のデバイスに使えるのかを正確に伝える標準的な表記法が必要になります。

一般的に使われている標準は2つあります。ひとつはCIDR（Classless Inter-Domain Routing）表記、もうひとつはネットマスクです。

CIDR表記では、あるネットワークを「192.168.1.0/24」のように表します。この「/24」は、最初の3つのオクテット（8×3＝24ビット）がネットワーク部分であることを意味し、デバイス用のアドレスとして残されているのは4番目のオクテットだけです。別のネットワーク（サブネット）であれば、「192.168.2.0/24」のように表記されます。

同じ2つのネットワークは、ネットマスク「255.255.255.0」を使っても表現できます。これは、最初の3つのオクテットの全8ビットがネットワークによって使用され、4番目のオクテットは一切使用されないことを意味します。

プライベートネットワークを理解する

理論上、IPv4プロトコルは1.0.0.0から255.255.255.255までの約40億個の一意なアドレスを提供できます。

しかし、仮にこの40億個すべてが実際に利用可能だったとしても、既に存在する数十億台の携帯電話、数十億台のノートPCやデスクトップPC、さらにそれ以上の数のネットワーク接続された自動車、家電、IoTデバイスをカバーするには到底足りません。今後登場するであろう数十億台のことは、まだ考えていません。

そこでネットワークエンジニアたちは、プライベートネットワーク専用として3つのIPv4アドレス範囲を確保しました。これらの範囲のアドレスを使用するデバイスは、公衆インターネットから直接到達できず、逆にインターネット上のリソースへも直接アクセスできません。その3つの範囲がこちらです。

10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
172.16.0.0 ～ 172.31.255.255
192.168.0.0 ～ 192.168.255.255

NATの「T」が何を表していたか覚えていますか？　そう、「Translation（変換）」です。つまり、NAT対応ルーターは、LANとインターネット間の通信リクエストで使われるプライベートIPアドレスを、ルーター自身のパブリックアドレスに「変換」します。そしてルーターは、その名の通り、それらのリクエストを適切な宛先へ「ルーティング」するのです。

このシンプルなアドレッシング方式の再設計により、携帯電話のようなプライベートネットワーク外のデバイスのために、何十億ものアドレスが節約されました。家庭やオフィスで動作するノートPCやデスクトップPCなどは、ルーターのパブリックIPを便利に（しかもシームレスに）共有できるようになったのです。

これで問題は解決したのでしょうか？　実は、そう簡単ではありません。アドレスをどれだけ効率的に使っても、これからインターネットに接続されていく公開向けデバイスの爆発的な増加を賄うには、やはり数が足りないのです。この問題に対処するため、さらなるネットワークエンジニアたちが「IPv6」プロトコルを考案しました。IPv6アドレスは次のような見た目です。

2002:0df6:0001:004b:0100:6c2e:0370:7234

かなり複雑に見えますよね？　しかも、先ほどの頼りないIPv4の例より、ずっと大きな数字に見えます。

その通り、実際にそうです。筆者はある種のIPv4アドレスならかなり覚えられるようになりましたが、こうした巨大なアドレスを頭に「ダウンロード」しようと思ったことは一度もありません。

まず、IPv6は16進法を採用しています。つまり0から9までの数字に加えて、アルファベットの最初の6文字（a〜f）も使用します。さらに、オクテットは4つではなく8つあり、アドレス長も32ビットではなく128ビットです。

これらすべてが意味するのは、このプロトコルが完全に実装されれば、アドレスが枯渇する心配は非常に長い間（つまり事実上永遠に）なくなるということです。そしてそれは、アドレス割り当ての観点からは、もはやプライベートNATネットワークが必要なくなることも意味します。

ただし、セキュリティの観点からは、LAN内のデバイスに対して何らかの保護を施しておくことが依然として望ましいでしょう。