IPv6

thumb|IPv6のロゴ

Internet Protocol Version 6（インターネットプロトコルバージョン6）、IPv6（アイピーブイ6、アイピーバージョン6）は、Internet Protocolの一種で、インターネット・プロトコル・スイートにおいてインターネット層に位置付けられる通信プロトコルである。

これまで主流だったIPv4では使用可能なIPアドレスが約 232（約43億 = 4.3×109）個であったが、IPv6では約 2128（約340澗 = 3.4×1038）個使用可能となっており、これが大きな特徴の一つである。実際、ISPの一般向けIPv4接続サービスはアドレスをひとつだけ割り当てるものが主流だったが、IPv6接続サービスでは/48〜/64の大きさのアドレスブロックが割り当てられることが多い。IPv4のアドレス数はバケツ1個分の砂粒の数しかないが、IPv6のアドレス数は地球1個分の砂粒の数に相当するとの例えがあるほどであり、IPv6への移行により潤沢なアドレスが利用可能となった。

背景と推移 IPv6が誕生した背景には、IPv4のIPアドレス枯渇問題がある。

1980年代までは、米国内を中心に、Class A (/8)、Class B (/16)、Class C (/24) などの単位で各組織にIPアドレスを割り振っていた。1990年代に入り、インターネットの国際化と、参加組織の増大によって、Class BのIPv4アドレスが不足する恐れが出てきた。IPアドレスの数が有限である以上、根本的な解決策が必要となることは自明であり、その解決策として検討された最終成果がIPv6である。

しかし、新しいプロトコルであるIPv6を開発し普及させるには時間がかかるため、短期的な対策であるIPv4の延命として、1994年のプライベートアドレス () の導入と前後して、CIDR ()・NAT () ・Proxy(プロキシ)など、プライベートアドレスを使用するLANとグローバルアドレスを使用するWANとを使い分けることでIPv4アドレスを節約し有効活用する取り組みが行われた。

一部には、IPv4アドレス枯渇には、既存の回避策で対応可能であるとIPv6の必要性を疑問視する声もあった。しかし、国際的なインターネットの爆発的な普及と、携帯電話やスマートフォンなどのインターネット利用機器が急速に増加したことにより、新たなIPアドレスの需要が、運用の改善や新たな回避策によるIPアドレスの供給を上回っており、限界に達しようとしている。また、回避策による弊害も顕著になってきており、インターネットの新たな利用形態の普及を阻害している。

現在は、IPv6は運用に目途が立って普及が進められており、IPv4とIPv6を併用しつつIPv6へ移行することが課題になっている。この課題は、様々な製品がIPv4への対応を前提として作られているため、既に普及しているIPv4を容易に廃止することができないために発生している。

IPv6開発の推移 1981年9月としてIPv4の基本仕様が公開される。 1991年7月「IPv4アドレスが不足する」という研究を受けてIETFが調査を開始した。 1992年11月という形で調査結果をまとめ、次世代ネットワークの議論が始まる。 1993年12月としてIPngの名称で機能要求をまとめる。 1995年1月としてSIPPをベースにアドレスを128bit化、同時に名称をIPngからIPv6に正式に改名。 1995年12月 Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specificationや IPv6 Addressing ArchitectureとしてIPv6の最初の仕様を決定。 1998年7月にてIPv6のアドレスに関する仕様を大幅に改訂した。 1998年12月 Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specificationとして主な仕様が確定する。 1999年07月 IANAによるIPv6アドレスの割り振りが開始される。 1998年以降、TAHI Project、WIDE Project、KAME project、USAGI Projectなどにより、UNIX系OSへの実装とテスト運用が行われ、2006年頃までに主要部分の実装が完了した。Windowsに関しては、1998年3月Windows NT 4.0用にMSRIPv6を、2000年3月Windows 2000用に技術プレビューを、2001年10月にWindows XP用に評価版を提供したのち、Windows XP SP1およびWindows Server 2003からサポートが行われるようになった。 2011年2月3日にIANAにプールされていたIPv4アドレスは枯渇した。 2011年4月15日にAPNICのIPv4アドレスの在庫は、/8ブロック換算で1ブロック未満になり、アジア太平洋地域では、事実上IPv4アドレスは枯渇した。各RIRの最後の1ブロックについては、自由に取得することはできず、IPv4の安定運用とIPv6への移行のために限定的な割り振りが行われる。 2011年6月8日にWorld IPv6 Dayとして、主要なインターネットサービスのDNSのAAAAレコードを1日だけ有効にすることで、インターネット環境でIPv6を並行運用した場合の問題点を見つけ出すテストを行うイベントが実施された。日本国内については、NTTのフレッツ光ネクストにおいて、IPv6 PPPoE接続が2011年6月1日に、IPv6 IPoE 接続が2011年7月21日に提供され、他社のサービスを含めると、IPv6が一般に普及するための基盤が整った状態になった。 2012年6月6日にWorld IPv6 Launchとして、主要なインターネットサービスをIPv6に対応させるイベントが実施された。1日限りのトライアルであった2011年のWorld IPv6 Dayとは異なり、この日以降も継続的にIPv6でサービスできる状態にすることを目的として開催された。 2017年7月を廃止して、 Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specificationに更新。に対する追加/修正として存在していた多くのRFCをまとめて再編成した。

IPv6への対応現状と展望 IPv6は、ゆっくりながらも普及が進んでいる。Googleの統計によると、IPv6によるアクセス数は増加傾向にある。全体のアクセス数に対する割合として、2014年10月で5%程度、2016年10月で14%程度、2020年9月で30%程度（日本では35%程度、最も普及しているベルギーで52%程度）になっている。日本での普及率は2024年に50%となった。

一般家庭でIPv6を利用するには、複数のレベルでIPv6対応がなされている必要があり、大きく分けると、ISPによりIPv6接続が提供されていること、利用するインターネット上のサービスがIPv6接続に対応していること、ルーターなどのインターネット接続に利用する機器がIPv6に対応していること、そして通信するホストがIPv6接続に対応していること、などとなる。

このうちオペレーティングシステム (OS) やアプリケーションなどのソフトウェアミドルウェアやサービスコンポーネントを含むは、細かい差異こそあれ、既にIPv6への対応を終えているものが多い。

また、通信経路となるISPによるIPv6の対応は、NTTのフレッツ光ネクストIPv6 IPoE接続サービスの登場や、移動体通信事業者によるモバイルインターネットサービスのIPv6化がなされたことにより、普及が進んでいる。

インターネット上の各々のサービスサイト（ウェブサイトなど）はGoogleなど海外サービスを中心にIPv6対応が進みつつあるが、日本のサービスの多くは未だIPv6での接続に対応しておらず、提供が最も遅れている分野である。

ソフトウェアやインターネット上のサービスのIPv6対応は、IPv6と従来のIPv4の両方が利用可能という形で行われ、接続相手の利用可能なIPのバージョンにより、どちらを利用するか（自動的に）選択するようにするのが一般的である（IPv4との相互運用を参照）。

今後は、IP放送・IPテレビ電話・IP電話・IoTなどのエンドユーザサービスへのIPv6の採用が進むことが想定され（一部は展開されている）、そのようなIP上の専用サービスがIPv6の普及の牽引役となることも期待されている。一方で強力なキラーアプリケーションの不在も指摘されている。

ISPのIPv6対応

日本国内では、一部のISP（接続業者、ホスティングサーバ業者）によって商用・実験サービスが開始されているほか、NTT東日本及びNTT西日本によって、一部のフレッツ網で利用されている。また、日本国内におけるISP各社の対応については、インターネットプロバイダー協会 (JAIPA)「ISPのIPv6対応について」でまとめられている。

OSのIPv6対応パソコンやサーバ向けのオペレーティングシステム (OS) は、Microsoft WindowsやLinuxをはじめとしてほとんどのものがIPv6に対応している。しかしIoT機器などで使われる組み込み向けのOSなど、一部にはIPv6に対応していないOSもある。

アプリケーションのIPv6対応一般のユーザーが利用するアプリケーションは、IPv6への対応を完了しているものが多い。

Windowsでの例を挙げると、OS付属のアプリケーションではMicrosoft Edge, Internet Explorer, Microsoft 管理コンソール, Windows Media Player, Windows PowerShell, リモートデスクトップ接続など、また、telnet, ftpなどのコマンドラインアプリケーションで、サードパーティ製品では、Mozilla FirefoxやOperaのほか、Apache HTTP Server、Meadow、Tera Term、PuTTY、FFFTP、NextFTPなどでIPv6が利用可能である。

macOSでは、標準のネットワークライブラリがIPv6に対応しており、これを使用している多くのアプリケーションでIPv6が利用可能である。10.3まではSafariは独自のネットワークライブラリを利用しているため、IPv6の対応は不完全であったが、10.4以降は完全に動作している。

プログラムによるIPv6サポート IPv6をアプリケーションで利用するためのプログラムは、IPv4でのプログラムと比べて大きな違いがあるものではない。

ネットワークを利用するプログラムではソケットを利用することが多く、通常のIPv4プログラミングでsocketを作成するときには s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); のように、アドレスファミリ部をIPv4固定で指定することが多いが、一つのサイトがIPv4とIPv6の両プロトコルに対応している場合や、どちらに対応しているのか事前にはわからないことを考慮すると、DNSで一つの名前を検索した後、列挙された複数のプロトコルのアドレスに対して順番にconnectを試みる必要がある。

アドレスを検索する際は、IPv4のみを前提としているgethostbyname()や、socket同様にアドレスファミリ固定であるgethostbyname2()などではなく、getaddrinfo()を利用する。

以上をまとめると、典型的なソケットを作成するCのコードは以下のようになる。 struct addrinfo hints, *res, *res0; int error, s;

memset(&hints, 0, sizeof(hints)); hints.ai_family = PF_UNSPEC; hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; /* TCPの場合 */ if ((error = getaddrinfo("ホスト名", "サービス名", &hints, &res0)) != 0) return -1;

s = -1; for (res = res0; res != NULL; res = res->ai_next) { if ((s = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol)) == -1) continue; if (connect(s, res->ai_addr, res->ai_addrlen) == 0) break; close(s); s = -1; }

freeaddrinfo(res0);

if (s == -1) { /* Could not connect */ } else { /* Success */ } この手法はIPv6のみならず、別のIPプロトコルが登場した場合にも有効な手法で、プロトコル独立プログラミングなどと呼ばれる。

なお、ここで示した方法は、getaddrinfo()によって返されるアドレスファミリの順に接続を試みるので、AAAAレコードより先にAレコードを返すようなgetaddrinfo()では、IPv6による通信が行われない可能性もある。

IPv6導入による得失メリット一般に言われているIPv6導入によるメリットとしては以下のようなものが挙げられている。事実上無限の数のIPアドレスアドレス枯渇の心配がほぼ解消される。実際には非常に大きな有限の数（2128個 = 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456個 = 約340澗個 = 約340兆×1兆×1兆個）であるが、「その辺の石ころにも個別に割り当てることができる」ぐらいあり余っている石の定義は「2mm以上の岩石」であり、地球表面から人類が到達した最大深度約6000 mまでの体積は約31億 km3なので、人類が地球上で観測しうる石の数は最大でも1.988個程度となり、IPv6アドレスの総数約3.40個よりも遥かに少ない。。仮に、地球の全人類（約8,000,000,000 = 80億人）へ均等に割り当てられるとしても、1人あたり約4穣2,500𥝱個 = 4京2,500兆×1兆個 = 4.25×1028個という天文学的な数になり、各個人が毎秒1兆個使い捨て続けたとしても、枯渇するまで約13億5000万年かかるユリウス年（1年は正確に365.25日 = 3155万7600秒）で計算した場合。ほど巨大な数になる。同時に、IPマスカレード（NAT/NAPTなど）を使わずに済むので、全ノードがグローバルな接続性を持ち、直接接続が可能になる。これによって、P2Pアプリケーション（IP電話、インスタントメッセンジャーおよびネットワークゲームなど）の利用やIoTの普及が容易になり、またNATの設定などに気を遣わなくて済むようになる。実際にフレッツによるIPv6サービス (IPoE)では、/64のネットワークブロックが1ブロック提供される（契約形態によっては異なる）。このサービスを受けることで、1人あたり約43億の2乗（2の64乗、IPv4におけるIPアドレスの総数の2乗）ものアドレス空間をもつネットワークブロックを取得できる。管理者に負担をかけないIPアドレスの自動設定 DHCPサーバがなくても、ホストには自動的にIPアドレスとデフォルト経路が設定される。アドレスの集約による基幹ルータでの経路表サイズの抑制新たにIPv6の接続を持つとき、ISPの持っているIPv6アドレス（プレフィックス）を切り出してユーザーに渡す。これによって、新しいIPv6サイトが増えたとしてもバックボーンに対して公告する経路情報は増えず、基幹ルータで保持する経路表の大きさが抑えられる。その一方で、アドレスブロックの可搬性がなくなる、複数のISPと契約した時にどのアドレスをどのように使うかを考慮しなければならない「マルチホーム」問題も発生する。ヘッダの簡略化 IPv4のヘッダは多くの場合は20バイトだが、IPオプションの付加によってそれよりも長くなる可能性がある。一方、IPv6の基本的なヘッダは40バイトに固定されている。このため、ルータの負荷を低減できるなどATMなどの固定長パケットネットワークに共通な利点を享受できる。なお、拡張ヘッダの利用により拡張性も保持している。またIPv4では通過するルータ毎に行われていたIPヘッダのエラー検出は、IPv6では廃止された。これにより前項と同じくルータの負荷低減が期待される。

デメリット既存のIPv4と共存させる必要があることから、次のようなデメリットや課題が発生する。

IPv4と似たプロトコルではあるものの、互換性がないため、ルータの取替えや新しいソフトウェアの開発・導入などで追加投資を免れない。また、並行運用期間（IPv4が淘汰され消滅するまで）は両方のプロトコルをサポートしなければならない。普及の目安としてBGPのルーティングテーブルのサイズを比較すると、2016年10月現在でプレフィックスがIPv4で632,483、IPv6で33,323と、IPv4の19.0%程度の規模でしかない。IPv4での教訓とIPv6の経路が新規に敷設された関係でIPv6の方が経路が集約されていてBGPで広告されている経路が少ないとしても、普及が進んでいないことがわかる。また、Googleによる統計でも、IPv6によるアクセス数は2016年10月現在で全体の14％程度になっている。そもそも、汎世界的なネットワークとなったインターネットが、あまねくIPv6に移行するのかどうか、するとしてそれがいつになるのかは、（短期的には）全くの見通しが立っていない。これは、古い機材やOS、ファームの更改により徐々にIPv4/IPv6併存環境が広がっていくことである程度緩和されうる。 IPv6バックボーンは整備されたが末端ではIPv6非対応の組織や接続サービスもまだある。その場合にIPv6での接続を試みてからタイムアウトしてIPv4にフォールバックすることがあり、最初からIPv4で接続していれば不要であったはずのタイムラグが生じてしまう。かつてはフレッツでこの問題が多発したが今ではほとんどの契約でIPv6インターネットと通信できるようになっていて問題は解消した。（フレッツ網におけるIPv6#IPv6-IPv4フォールバック問題）アドレス空間が広いことと、MACアドレスによる自動設定のため、逆引きの管理が困難であり、逆引きを要求されるケースで問題が起きる（逆引きできないホストからの接続を拒否するサーバなど）。技術面や運用面でまだ不確定な要素が多い（サイトローカルアドレスの廃止、エニーキャストアドレスの見直しとDHCPv6の再検討、逆引きの問題など）。 IPv4では、NAT/NAPTやIPマスカレードの必要性からルーターなどを介して間接的にインターネットと接続するのが一般的であるため、「インターネット側からは直接ローカルホストに接続できない」という点が結果的にセキュリティおよびプライバシーの向上に貢献している。IPv6においてはNAT/NAPTなどは一般的に行われず、さらに後述のModified EUI-64（注意Modified EUI-64の使用はセキュリティとプライバシーの観点からにて非推奨とされた。）で生成したIPv6アドレスをそのままグローバルユニキャストアドレスとして使用すると、ユーザーが使用した端末を半永続的にNICを交換するか、あるいは利用端末を廃棄するまでの間追跡可能になるなど接続ネットワークを変えたとしても（なお、固定利用とモバイル利用で状況が相異なる）、インターフェイスIDが不変のため、追跡可能、プライバシーの面で問題が発生するセキュリティについてはファイアウォール、IPS、UTMなどで確保すべきであり、。これに対処するため（旧）により、ランダム化されたインターフェイスIDを使い「一時アドレス」を生成、使用する匿名アドレスとも言う。生成した一時アドレスは数時間 - 数日程度の有効期限を定め、超過した場合は廃棄し新しいアドレスを生成する。使い捨ての一時的なアドレスと言う主旨である。https://www.nic.ad.jp/ja/newsletter/No54/0800.html。Windows XPなど以降でサポートされている。ただし、スマートフォンでの運用携帯電話ネットワーク（LTEなど）に接続した場合を言う。スマートフォンからWi-Fiアクセスポイントに接続した場合は、固定利用の場合に準ずる。は2016年時点で未だ不透明である古い携帯端末では一時アドレスに対応していない場合がある。ただし、IPv6の接続サービスの形態では、接続網の形態フレッツ光ネクスト (NGN) 経由、各種トンネル経由、フレッツ以外のネイティブ事業者、その他によって相異なるやISPによるプレフィックス割当運用にも依存するが、プレフィックスが契約毎（おおむね、ユーザーCPEごと）に半固定されている場合が多い。そのような場合、一時アドレスを使用しても、プレフィックスに基づくネットワークアドレス単位で識別が可能であり、依然としてユーザーが接続しているネットワークの半永続的な識別、追跡が可能となる固定利用の場合には、プレフィックスが半固定となるため、ユーザーCPEを概ね識別、特定可能となる。プレフィックスが変動するタイミングは不定であり、周期的に変更される事もあれば、ISPを全面的に乗り換えするまで同一と言う事も有り得る。ただし、IPv4においても半固定のIPアドレスをユーザーに割り当てるISPにおいては同様の問題が生ずる。。ユーザーのインターネットプロトコルに対する認識度が低く、IPv6に移行するメリットが見いだしにくい。マーケティング手法の観点からは、エンドユーザーが選択するのは、内部プロトコルではなくエンドサービスであり、内部プロトコルの相違をエンドユーザーに訴求する必要性は低い。ただ、冒頭に記したように2011年4月に日本でのIPv4アドレスの在庫が払底したこともあり、サーバやVPN開設など何らかの理由で固定IPアドレスを必要とする場合、今後はISPやホスティング業者の保有するアドレス空間の使用状況にもよるが、いずれにせよIPv6でのIPアドレスの取得を検討せざるを得なくなる可能性が大きい。

IPv6 のアドレス

IPv6 のアドレス構造 IPv4とIPv6の最も大きな違いは、そのネットワークアドレスの長さにある。従来までのIPv4が32ビットであったのに対し、IPv6は128ビットである。

IPv6のアドレスは、前半部（プレフィックス,ネットワークID）と後半部（インタフェースID）に分けられて管理される。インタフェースIDは、一意性を得るためにMACアドレスなどから生成されるModified EUI-64フォーマットが使用されることが多いが、プライバシー上の懸念があるため、一意性およびプライバシーの双方を満たす仕様への変更が推奨されている（、、）。サーバでは手動で静的に設定されることも多い。

アドレスの一意性は、最終的にはDuplicate Address Detection (DAD) という仕組みで保証される。

IPv6 のアドレス表記従来のIPv4では、アドレスの値を8ビット単位でドット（.）で区切り、十進法で表記する。 [例] 192.0.2.1 IPv6では、128ビットを表記する際、IPv4と同様の表記では冗長になりすぎるため、アドレスの値を16ビット単位でコロン（:）で区切り、十六進法で表記する。 [例] 2001:0db8:bd05:01d2:288a:1fc0:0001:10ee この方法でも、まだ冗長であるため、以下のルールが適用される場合がある。あるセクションが "0" で始まる場合、当該先行する "0" を省略することができる。 [例] 2001:0db8:0020:0003:1000:0100:0020:0003 = 2001:db8:20:3:1000:100:20:3 16ビット単位の記述で "0" が連続するところは "::" で省略することができる。ただし、"::" は可変長なので、1箇所だけ使用できる。 [例1] 2001:0db8:0000:0000:1234:0000:0000:9abc = 2001:db8::1234:0:0:9abc [例2] 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:9abc = 2001:db8::9abc 上記のルール () では同じIPv6アドレスに複数の表記が許容されることになる。

アドレスの表記を唯一に統一し単純化するためのルール () も存在し、同RFCのセクション4に従うと、以下のようになる。あるセクションが "0" で始まる場合、当該先行する "0" は必ず省略する。 16ビット単位の記述で "0" が2回以上連続するところは、連続する "0" がいちばん長いフィールドを必ず "::" で省略する。連続する "0" の長さが同じ箇所が複数個ある場合は、最初（上位側）を省略する。連続しない1回だけの "0" は省略してはならない（では許容されていなかったため）。英字部分は必ず小文字を使用する。

その他、アドレスの種類によっては、以下のような特殊な表記が用いられることがある。 IPv4互換アドレスやIPv4射影アドレスでは、下位32ビットにIPv4アドレスが埋め込まれる。そのため、その部分だけIPv4の表記にすることが多い。 [例] ::ffff:192.0.2.1 リンクローカルアドレスは一つのリンク（サブネット）内でしか一意でない。そのため、ホストから見た場合、何らかの方法でネットワークインターフェースを指定してリンクを特定しなければならない。アドレス末尾に % 記号を介してインターフェースの番号や名称を付加するのが一般的である。 [例1] fe80::0123:4567:89ab:cdef%4 [例2] fe80::0123:4567:89ab:cdef%fxp0 また、サブネットマスクは2001:0db8:9abc::/48のように表記される。この場合、先頭から48ビット (2001:0db8:9abc) がネットワークアドレス部である。ただし、IPv4と異なり、グローバルアドレスのエンドユーザーへの割り当て単位が通常は /48 か /64 であることから、通常目にするサブネットマスクは /48 か /64 であり、あまり意識することはない。これより大きい単位（/32 や /16 など）のサブネットマスクは、IPv6のアドレス体系、ルーティングおよびISPに対する割り振りなどの議論の際に登場する。

Webブラウザのアドレスバーへの入力など、URLのホストパートをIPv6アドレスで指定するときは、例えば::1ならば[::1]のように半角の角括弧でくくる。 ()

IPv6アドレスの種類

IPv6には、以下の3種類のアドレスがある。ユニキャストアドレス一つのインタフェースに付与されているIPアドレス。一つのインタフェースを識別する。一つのコンピュータに多くのインタフェース（LANボードなど）が実装されている場合は、インタフェースの数だけユニキャストアドレスを持つことになる。マルチキャストアドレス複数のノードに割り当てられるアドレス。このアドレス宛てに送信されたパケットは、複製されてこのアドレスに参加しているノードに配送される。ffxx:: で始まるアドレス。返信にはユニキャストアドレスが指定される。送信元がマルチキャストアドレスのパケットをルータは中継してはならない。なお、IPv6にはブロードキャストアドレスというものは存在しないが、必要な場合は、オールノードマルチキャストアドレス (ff02::1など) を使う。エニーキャストアドレス

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