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ＩＰｖ４とＩＰｖ６
最近の監視カメラは、カメラ自体がサーバー機能を持っておりますので、
ＬＡＮにＷＷＷや直接接続することが出来、モニターもパソコンで行われます。
ＬＡＮ内に限らず、ＷＷＷ上の全てのパソコンから視てもらうことも出来ます。
監視カメラ設備にも、ネットワークが必須となっておりますので、
ネットワークの基本を調べてみました。
ネットワークの種類と用語
ＬＡＮ（Local Area Network）――家庭内や職場内等の、構内通信網です。
パソコン プリンター 各種サーバー ハブ等で
構成されます。
ルーターが他のネットとの境界です。
普通は、100Mbit対応の100BASE-TXであり、
CAT5eのUTPケーブルで接続されます。
なお、CAT5eのUTPケーブルで接続できるものに
1000base-Tもあります。
また、光ケーブルを使用し、長距離伝送を可能にした
1000BASE-SX 1000BASE-LXもあります。
ＷＡＮ（Wide Area Network） ――本社 支店 営業所 等、ひとつの組織の中の
複数のＬＡＮをつないだ広域通信網です。
専用線または ＷＷＷを利用した仮想専用線ＶＰＮ
（Virtual Private Network）で結ばれます。
専用線がベストですが、安いＶＰＮが主流です。
ＷＷＷ（World Wide Web）――世界最大のＷＡＮ、つまりインターネット網です。
多数のインターネットエクスチェンジ（ＩＸ）が、
ＩＳＰ（Internet Service Provider）への接続と、
エクスチェンジ間の中継を行っています。
秋田にも「秋田地域ＩＸ」が有ります。
ＩＳＰ（Internet Service Provider）
インターネットへの接続業者であり、割り当てられているＩＰアドレスの
中から、適当なＩＰアドレスを契約加入者に発給します。
ＩＰアドレスの内のネットワークアドレス部分は
ＩＳＰ番号（？）ですので、電話局みたいなものです。
インターネットの加入者は、キャリア（ＮＴＴ等）を通じて
ＩＳＰに接続されます。
ＩＰ（Internet Protocol）
ネット上の通信単位であるパケットを送り出すための仕組みであり、
ＩＰｖ４とＩＰｖ６のふたつが有ります。
それに伴い、IPv4専用の機器、デュアルスタック（両用）の機器、
信号を相互変換する機器、があります。
ＩＰｖ４――現在の一般的なＩＰです。
ＩＰアドレスを３２ビットで表すため、４０億個のアドレスしか持てず、
日本には、2011年4月から、新たな割り当てはされなくなりました。
ですが、ＩＰｖ４は、アドレスを共用するダイナミックアドレスですので、
問題なく接続されています。
ＷＷＷ用のＩＰアドレスは、加入者（ルーター）に与えられます。
よって、ＬＡＮ内の個々の機器を特定するためには、
NAT NAPTという特別な技術が使われます。
ＩＰｖ６――ＩＰｖ４のアドレスの枯渇に備えて作られたＩＰであり、
アドレスを１２８ビットで表すため、ほぼ無限の大きさがあります、
ただし、切り替えが面倒なため、まだ５％程度しか普及していません。
また、将来ＩＰｖ６に統一するかどうかも、決まっていないようです。
ＩＰｖ６は、全ての機器に固有の番号（スタティック）を付けますので、
匿名性を確保するための工夫が必要になるようです。
ＩＰアドレス――加入者または機器固有の、ネット上の番号です。
電話が、電話局番号＋加入者番号であるように、
ネットワークアドレスとホストアドレスの組み合わせです。
これには、次に述べるように２種類があります。
グローバルＩＰアドレス――インターネット網で使う場合のアドレスであり、
加入者を特定するための番号です。
プロバイダ（ISP）から与えられ、
IPv4でもIPv6でも、固有の番号です。
ただし、IPv4では固定しておらず（ダイナミックアドレス）
頻繁に変更されるのが普通の方法ですが、
サーバー等は固定させます。
IPv6では、全て固定（スタテックアドレス）させます。
プライベードＩＰアドレス――ＷＡＮやＬＡＮ内で使う場合のアドレスです。
IPv4では、グローバルＩＰアドレスの中の特定の番号を
プライベードＩＰアドレスとして使います。
従って、世界中に同じ番号が存在します。
IPv6では、グローバルＩＰアドレスに附属されており、
従って、世界中に同じ番号が存在します。
IPv6では、ＷＷＷ間の通信にも使用されます。
ＤＨＣＰ――Dynamic Host Configuration Protocol
ＩＰｖ４において、ＩＰアドレスを自動的に割り当てる仕組みです。
家庭用ＬＡＮではルーターが、大規模ＬＡＮではＤＨＣＰサーバーが
この役割を持ちます。
ＤＨＣＰで割り当てられるアドレスはダイナミックアドレスであり、
固定していません。
ＵＲＬ――ＩＰアドレスの愛称です。Uniform Resource Locatorの略です。
http://vas-2.sakura.ne.jpもＵＲＬです。
ＩＰアドレスは２進数であり0と1が並んでいるだけですので、
機械にとってはとても便利ですが、人間にとっては理解が困難です。
そのため、人間は、このような愛称を使用して発信します。
ＤＮＳ――しかし、ＵＲＬのままでは、機械にとって都合が悪いので、
ＵＲＬをＩＰアドレスに変換する仕組みが必要になります。
そのための機械がＤＮＳ（Domain Name Sarver）です。
各ＩＳＰが設置し管理しています。
サブネットマスク――ＩＰアドレスの内の、ネートワークアドレスとして使うビット数を
表すために使用する、３２ビット又は１２８ビットの数値です。
これを使用することで、ネットの大きさを決めることができ、
ＩＰアドレスの無駄使いを防いでいます。詳細後述。
ＮＡＴ――IPv4では、ＬＡＮ内の機器をインターネットに接続するためには、
発信者のプライベートＩＰアドレスとＬＡＮのグローバルＩＰアドレスとを
相互に変換する機能が必要になります。
この機能がＮＡＴ（Network Address Translation）であり、
通常はルーターが行っています。
また、パソコンは、例えばIEとchromeを同時に使用することも出来ます。
そうなるとIEとchromeを識別する必要もありますので、
ポート番号を利用して識別する技術が作られました。
それが、NAPT（Network Address and Port Translation）です。
ＮＡＴとＮＡＰＴを合わせて、IPマスカレードと呼ばれます。
ＭＡＣアドレス――ネットワーク機器に、製造段階で与えられる世界固有の番号です。
ＮＡＴ ＮＡＰＴでは、この番号により機器を特定します。
Media Access Control Addressの略です。
ただし、これを変更することも可能なようです。
ゲートウエイ――ネットワーク間の接続を中継するためのハードおよびソフトです。
なお、ＷＡＮ内には複数のゲートウエイが存在しますので、
ＷＷＷと接続するものを、デフォルトゲートウエイと呼びます。
家庭用のルーターは、デフォルトゲートウエイでもあります。
ポート――パソコンが立ちあげているソフトは、ひとつだけとは限りません。
よって、ソフトを特定するため、あらかじめ決めてあるのがポート番号です。
FTPの20,21 SMTPの25 HTTPの80 POP3の110 等。
グローバルＩＰアドレス ――会社が決まる
プライベートＩＰアドレス ――会社の中のパソコンが決まる
ポート番号――――――――――パソコンの中のソフトが決まる
リバースプロキシ――サーバーに直接外部からアクセスされると大変危険ですので、
中継専用のサーバーを設けることが出来ます。
プロキシとか、串とか、ミラーサーバーとか、呼ばれます。
ＴＣＰ／ＩＰ――Transmission Control ProtocolとInternet Protocolとを合わせた
呼称であり、ＬＡＮとインターネットで使われる規則です。
下表のように７層または４層に分けます。
|
ＯＳＩ 参照モデル |
ＴＣＰ／ＩＰ モデル |
内 容 |
使用機器 |
|
アプリ ケーション層 |
アプリ ケーション層 |
アプリケーションのデータ処理
|
ゲートウエイ |
|
プレゼン テーション層 |
データ形式の決定 データ形式のエラー処理 |
ゲートウエイ |
|
|
セッション層 |
確認メッセージ エラー判断 仮想通信網の確立 制御 |
ゲートウエイ |
|
|
トランス ポート層 |
トランス ポート層 |
データの確認 再送信 フラグメントの処理 |
L4SW |
|
ネットワーク層 |
インター ネット層 |
ＩＰアドレスやポート番号を基に アドレスの管理 経路の選択 |
L3SW ルータ |
|
データリンク層 |
ネットワーク インター フェイス層 |
ＭＡＣアドレスを基に フレームを送り届ける |
L2SW ブリッジ |
|
物理層 |
信号伝送 信号変換 |
HUB リピータ |
イーサネット――上表の物理層に相当する規格です。
10BASE-T 100BASE-TX 1000BASE-T 10GBASE-T等、
多くの規格があります。
ＬＡＮ内のカメラにアクセスするには
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同一ＬＡＮ内から |
ＷＷＷから |
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IPv4 |
ダイナミック |
調査中 |
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スタティック |
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IPv6（スタティック） |
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ＩＰｖ４の仕組み
ＩＰｖ４で使用するＩＰアドレスは、３２ビットで構成されています。
これを８ビット（つまり１バイト オクテット）ずつに分けて１０進数で表すと、
0～255.0～255.0～255.0～255の範囲となります。
これを、ＩＳＰの規模に合わせられるように、次の３つのクラスに分けています。
nはネットワークアドレス部分。 値は0～255の範囲。
hはホストアドレス部分。 値は0～255の範囲（最後は1～254の範囲）。
クラスＡ 0～127.h.h.h. 通常のサブネットマスク255.0.0.0.
クラスＢ 128～191.n.h.h. 通常のサブネットマスク255.255.0.0.
クラスＣ 192～223.n.n.h. 通常のサブネットマスク255.255.255.0
２進数に変換すると、128は10000000、192は11000000、223は11011111です。
このうち、下記はプライベートＩＰアドレス専用とされており、
これを除いたものがグローバルＩＰアドレスとして使用されます。
クラスＡ 10. h.h.h.
クラスＢ 172.16～31. h.h.
クラスＣ 192. 168.0～255. h.
それぞれのクラスのひとつのネットに収容できるＩＰアドレスは、
Ａで16,777,214（256*256*256-2）Ｂでは65,534(256*256-2）Ｃでは254(256-2)です。
よって、例えば、１０００欲しい場合は、Ｂを割り当ててもらわなければなりませんが、
その場合、残りの６万３千は使用できなくなってしまいます。
このように、クラス分けを厳密に行うと、無駄が大きくなります。
これは、８ビット単位で区切るため発生するのですから、
１ビット単位で区切るようにすれば問題は解決します。
実は、インターネットでの接続においては、ネット間を中継する時は、
ネットワークアドレスしか使用しません。
そのためにクラス分けし、ネットワークアドレスのビット数を固定していたのですが
それを流動的にするためには、ビット数を知る仕組みが必要になります。
その仕組みがサブネットマスクです。
たとえば、サブネットマスクが、255.255.0.0.だったとします。
これを２進数３２ビットで表しますと次のようになります。
11111111.11111111.00000000.00000000.
１が１６個続いていますので、ネットワークアドレスは、１６ビットです。
サブネットマスクが、255.255.192.0.の場合は次のようになります。
11111111.11111111.11000000.00000000.
１が１８個続いていますので、ネットワークアドレスは、１８ビットです。
サブネットマスクが、255.255.224.0.の場合は次のようになります。
11111111.11111111.11100000.00000000.
１が１９個続いていますので、ネットワークアドレスは、１９ビットです。
これらはクラスＢにおいての場合ですが、クラスＡでもクラスＣでも、同じことです。
ただし、インターネットにおいては、ＩＰアドレスを２５４個しか持てないクラスＣで
さらにＩＰアドレスを減らすことになるサブネットマスクを使うことは
無いのではないでしょうか。
このサブネットマスクはＬＡＮ内でも使われます。
課や部や事業部や工場や支店などを区分けするのに使用されます。
クラスＣの場合は、ＩＰアドレスは192.168.n.h.ですので、
255.255.255.192.とか
11111111.11111111.11111111.11000000.
255.255.255.224.とかいう
11111111.11111111.11111111.11100000.
サブネットマスクが使用されます。
この場合、ＩＰアドレスの最初の２４ビットは意味を持たず、
次の２～３ビットで部とか課を、次の６～５ビットでホストを表すようにします。
なお、３番目の８ビットでネットを分けるようにすれば、それで済むような気もします。
なぜ、プライベートアドレス部分で分けるのか、その理由は判りません。
１Ｐｖ６の仕組み
ＩＰｖ４は３２ビットで番号を表していたため、番号が枯渇してしまいました。
そこでＩＰｖ６では、絶対に枯渇しないよう１２８ビットで表します。
３２ビットで表せる数は約４３億ですので、
１２８ビットでは、４３億×４３億×４３億×４３億≒無限大 です。
この数はものすごく大きなもので、全宇宙の星の数よりも多いと言われます。
これだけ多いと節約という考えは必要とせず、グローバルＩＰアドレスだけで無く、
プライベートＩＰアドレスさえも、固定（スタティック）します。
よって、ＮＡＴ ＮＡＰＴは、必要で無くなります。
しかし、固定すると言うことは、外から見えてしまうと言うことでもありますので、
安全対策がより重要になります。
なお、ＩＰｖ４では、８ビットずつ０～２５５の１０進数で表示していましたが、
ＩＰｖ６では表示桁数を少なくするため、
４ビットずつ１６進数（0,1,2,3,4,5,6,7,8.9.a.b.c.d.e.f）で表示します。
表示例 2001:0db8:bd05:01d2:288a:1fc0:0001:10ee ３２桁。
これですと、４桁(16*16*16*16)で１０進数の0から65,535までを表すことができます。
ただし、これでも長いので、表示の省略方法が決められています。
アドレスの使い方は、主に以下の４つです。
グローバルユニキャストアドレス（ＷＷＷ用のアドレスのこと）
リンクローカルユニキャストアドレス（ＬＡＮ内専用のアドレスのこと）
マルチキャストアドレス 同報用 皆んな受けろ
エニーキャストアドレス 不特定の個人用 誰か受けてくれ
グローバルユニキャストアドレスは、ｎ／６４－ｎ／６４ビットの３つに分け、それぞれ
グローバルＩＰアドレス サブネット プライベートＩＰアドレス を表します。
例 2001 : 0db8 : bd05 : 01d2 : 288a : 1fc0 : 0001 : 10ee
｜グローバルＩＰアドレス｜サブネット｜ プライベートＩＰアドレス ｜
つまり、グローバルＩＰアドレスの中に、サブネットマスクも
プライベートＩＰアドレスも、含まれていることになります。
リンクローカルユニキャストアドレスは、ＬＡＮ内専用ですので、
グローバルＩＰアドレスとサブネットは次のように決められており、
プライベートＩＰアドレス部分だけを自由に使うことが出来ます。
例 fe80 : 0000 : 0000 : 0000 : 288a : 1fc0 : 0001 : 10ee
｜グローバルＩＰアドレス｜サブネット｜ プライベートＩＰアドレス ｜
ＩＰｖ６のメリット
① 機器同士の直接通信（ピアツーピア方式）が可能。
② 同報配信（マルチキャスト）が出来る。
③ ネット接続が自動で設定される。
④ 暗号化機能が標準で組み込まれている。
ＩＰｖ６のデメリット
ＩＰｖ４とＩＰｖ６は全く別物であり、互換性が有りません。
さらに、取引先はＶ４を使っていますから、Ｖ４を止めることもできません。
よって、ｖ４とｖ６の両方に適合させることになります。
接続回線 ＩＰｖ６対応回線を追加する。
ＩＳＰ ＩＰｖ６対応業者とも契約する。
ＩＰアドレス ＩＰｖ６グローバルＩＰアドレスを取得する。
ルーター ｖ４ｖ６両用（デュアルスタック）機種に交換する
パソコン ＩＰｖ６に対応させる。
プリンタ ＩＰｖ６に対応させる。
サーバー ＩＰｖ６に対応させる。
ホームページ ＩＰｖ６に対応させる。
ＷＷＷメール ＩＰｖ６に対応させる。
えらく複雑で、手に負えません。
おおむね正しいとは思いますが、信用しないで下さい。