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🎓 レベル：基礎　|　重要度：A（必須） 📎 前提：OSI参照モデルとTCP/IPモデル

要点（BLUF）

• IPv4アドレスは32ビットを8ビットずつ4つに区切り、10進で 192.168.1.10 のように書きます（ドット10進）。
• アドレスはネットワーク部（どのネットワークか）とホスト部（その中のどの機器か）に分かれ、その境界を示すのがサブネットマスクです。
• 一部は用途が予約され、特にプライベートアドレス（社内用）と公開アドレス（インターネット用）の区別が重要です。

ビットとドット10進

32ビットを2進で書くと長いので、8ビット（=1オクテット、0〜255）ごとに10進へ変換して並べます。

import ipaddress
ip = ipaddress.IPv4Address("192.168.1.10")
print("decimal :", str(ip))
print("binary  :", format(int(ip), "032b"))

実行結果：

decimal : 192.168.1.10
binary  : 11000000101010000000000100001010

各オクテット 11000000=192 10101000=168 00000001=1 00001010=10 に対応します。

ネットワーク部とホスト部・マスク

アドレス単体では「どこまでがネットワークか」が分かりません。そこでサブネットマスク（連続する1の並び）で境界を示します。

• マスク 255.255.255.0（=/24）：先頭24ビットがネットワーク、残り8ビットがホスト。
• /24 のように、先頭の1の個数で書くのがプレフィックス長（CIDR表記）。

graph LR
  N["ネットワーク部（192.168.1）"]
  H["ホスト部（.10）"]
  N --- H

同じネットワーク部を持つ機器同士は直接（ルータなしで）通信でき、異なればルータ経由になります。この判定こそIPの肝で、次トピックのサブネット計算につながります。

クラスフルアドレス（歴史的区分）

CIDR以前は、先頭ビットでネットワーク規模を固定していました。今は計算の前提知識として押さえます。

現在は**クラスに縛られず任意長マスク（CIDR）**を使いますが、「192.x はもとはクラスC（/24）」という感覚は計算で役立ちます。

プライベートアドレスと特殊アドレス

インターネットで一意である必要があるのは公開アドレスだけ。社内はプライベートアドレスを自由に使い、外向きはNATで変換します（第7章）。

import ipaddress
for s in ["10.1.2.3", "192.168.0.5", "8.8.8.8", "169.254.10.1"]:
    a = ipaddress.IPv4Address(s)
    print(s, "private:", a.is_private, "global:", a.is_global)

実行結果：

10.1.2.3 private: True global: False
192.168.0.5 private: True global: False
8.8.8.8 private: False global: True
169.254.10.1 private: True global: False

なぜ階層アドレスなのか（設計の直観）

MAC（平坦）で世界中の経路を持つと、ルータは全機器のMACを覚える必要があり破綻します。IPは**ネットワーク部で束ねられる（集約できる）**ので、ルータは「このネットワークはあっち」とまとめて1行で扱えます。階層化＝集約可能性が、地球規模のルーティングを成立させています。

⚠️ よくある誤解

• 「IPアドレスは機器に固有」ではない。MACは機器固有ですが、IPはつながる場所（ネットワーク）で変わる住所。引っ越せば変わります。
• 「169.254.x.x はDHCPで配られた」ではない。これはDHCP失敗時に自動付与されるAPIPA。出ていたらDHCP到達性を疑います。
• 「127.0.0.1 はネットワークに出る」ではない。ループバックは自分自身で折り返し、ケーブルに出ません。

対応 lab

• [[networking-study/labs/03-01_ipv4_inspect.py]] — ドット10進/2進変換とprivate判定

関連

• 前：[[01-02_OSI参照モデルとTCPIPモデル]]／次：[[03-02_サブネット化とCIDR]]
• 公開と私設の橋渡し：[[07-01_NAT_PAT]]／IPとMACの対応：[[03-04_ARPとICMP]]