IPアドレスとMACアドレスの基礎とは？

IPアドレスとMACアドレスの基礎の意味

IPアドレスは、ネットワーク上の機器に割り当てられる論理的な住所（IPv4は32ビット、IPv6は128ビット）。MACアドレスは、機器に製造時から割り当てられた変わらない物理的な識別番号。応用情報ではこの基礎の上に、サブネッティング・CIDR・NATといった実務的な設計計算が出題される。

IPアドレスとMACアドレスの基礎の具体例

通信のたびに変わりうるIPアドレスと異なり、MACアドレスは機器そのものに固定的に割り振られているため、無線LANのアクセス制御などに利用される。

IPアドレスとMACアドレスの基礎は試験でどう引っ掛けられる？

働く層が違う。MACアドレスはデータリンク層で同一ネットワーク内の相手を特定するもので、ルータを越えると次の転送先のものに書き換えられる。IPアドレスはネットワーク層で最終的な宛先を表し、経路の途中で変わらない（NATを除く）。またMACアドレスは48ビットでIPv4の32ビットとは長さが違い、「製造時に固定だから偽装できない」も誤り——ソフトウェア的に書き換えられるため、MACアドレスフィルタリングだけでは十分な対策にならない。

IPアドレスとMACアドレスの基礎と関連する用語

• サブネッティングとCIDR
• IPアドレスとNAT・DHCP

IPアドレスとMACアドレスの基礎が出た過去問

• ルータの機能に関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：伝送媒体やアクセス制御方式が異なるネットワークの接続が可能であり、送信データのIPアドレスを識別し、データの転送経路を決定する。

  要点：ルータはネットワーク層でIPアドレスにより経路を決める

  ルータはOSI基本参照モデルのネットワーク層で動作し、パケットの宛先IPアドレスを見て経路表に従い転送先を決めます。ネットワーク層より下の物理層・データリンク層は接続する側ごとに異なっていてよいため、伝送媒体やアクセス制御方式が違うネットワーク同士でも相互接続できます。データリンク層で中継するのはブリッジやスイッチの役割です。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問31（IPA）

• TCP/IPネットワークにおけるARPの説明として、適切なものはどれか。

  正解：IPアドレスからMACアドレスを得るプロトコルである。

  要点：ARPはIPアドレスからMACアドレスを解決する

  ARP（Address Resolution Protocol）は、同一のネットワーク内で通信相手のIPアドレスに対応するMACアドレスを問い合わせるプロトコルです。ブロードキャストで「このIPアドレスの持ち主は誰か」と尋ね、該当ホストが自分のMACアドレスを返します。得られた対応はARPテーブルに一定時間保持され、毎回の問合せを省きます。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問32（IPA）

• IPアドレス208.77.188.166は、どのアドレスに該当するか。

  正解：グローバルアドレス

  要点：プライベートは10/8・172.16/12・192.168/16の3範囲だけ

  プライベートアドレスは 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16 の3つの範囲に限られます。208.77.188.166 はいずれにも含まれず、またマルチキャストに使われる 224.0.0.0〜239.255.255.255 の範囲にも入りません。したがってインターネット上で一意に割り当てられるグローバルアドレスです。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問33（IPA）

• TCP, UDPのポート番号を識別し、プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスとの対応関係を管理することによって、プライベートIPアドレスを使用するLA…

  正解：NAPT

  要点：NAPTはポート番号も変換して1つのIPを複数端末で共有する

  NAPT（Network Address Port Translation、IPマスカレードとも呼ばれる）は、IPアドレスの変換に加えてTCPやUDPのポート番号も付け替えることで、内部の複数端末を1つのグローバルアドレスに対応付ける仕組みです。変換表にポート番号との組合せを記録するため、戻ってきたパケットを正しい内部端末へ振り分けられます。アドレスだけを1対1で変換するNATとの違いがここにあります。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問34（IPA）

• ISP"A"管理下のネットワークから別のISP"B"管理下の宛先にSMTPで電子メールを送信する。電子メール送信者がSMTP-AUTHを利用していない場合、スパ…

  正解：ISP"A"管理下の動的IPアドレスからISP"A"のメールサーバを経由せずに直接送信される電子メール

  要点：OP25Bは動的IPからの直接25番ポート送信を遮断する

  OP25B（Outbound Port 25 Blocking）は、ISPが自網内の動的IPアドレスから外部の25番ポートへ向かう通信を遮断する対策です。ウイルスに感染した利用者のPCなどが、ISPのメールサーバを経由せずに外部へ直接大量送信するのを止める狙いがあります。自ISPのメールサーバを経由する正規の送信や、固定IPアドレスからの送信は遮断されません。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問37（IPA）