🌐 ネットワーク基礎講座 Part2_プライベートIPとパブリックIPの違い

📚 はじめに

Part1では、IPアドレスの基本概念について学びました。Part2では、ネットワークを理解する上で非常に重要な「プライベートIPアドレス」と「パブリックIPアドレス」の違いについて、初学者にもわかりやすく解説します。

🏠 プライベートIPアドレスとは？

プライベートIPアドレスは、ローカルネットワーク（LAN: Local Area Network）内でのみ使用されるIPアドレスです。家庭やオフィス内の複数のデバイスが、内部ネットワークで互いに通信するために使用されます。

🏘️ たとえで理解しよう
プライベートIPアドレスは、マンションの部屋番号のようなものです。マンション内では「301号室」といえば特定の部屋を指しますが、別のマンションにも「301号室」があるかもしれません。つまり、マンション（ローカルネットワーク）の中だけで有効な番号なのです。

📋 プライベートIPアドレスの特徴

• 🏠 ローカルネットワーク専用: インターネット上では使用できず、ローカルネットワーク内でのみ有効です
• 💰 無料で使用可能: インターネットサービスプロバイダ（ISP）からの割り当てなしで自由に使用できます
• 🔄 重複可能: 異なるローカルネットワークであれば同じIPアドレスを使用できます（例：多くの家庭で「192.168.1.1」がルーターのアドレスとして使われています）

🔢 プライベートIPアドレスの範囲

IPv4では、以下の範囲がプライベートIPアドレス用に予約されています：

• 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255 (10.0.0.0/8)
• 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
• 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255 (192.168.0.0/16)

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💡 初学者向けポイント
家庭で使用するWi-Fiルーターでは、「192.168.xxx.xxx」の範囲が最もよく使われています。スマホやパソコンに割り当てられるIPアドレスもこの範囲になることが多いです。

🌍 パブリックIPアドレスとは？

パブリックIPアドレス（グローバルIPアドレスとも呼ばれる）は、インターネット上で一意に識別できるIPアドレスです。インターネット上のすべてのデバイスと通信するために使用されます。

🏙️ たとえで理解しよう
パブリックIPアドレスは、マンション全体の住所のようなものです。「東京都渋谷区〇〇町△△番地」という住所は世界中で一つしかなく、外部から郵便物を送る際にはこの住所が必要です。

📋 パブリックIPアドレスの特徴

• 🌐 世界中で一意: インターネット上で重複することはありません
• 📡 ISPから割り当て: インターネットサービスプロバイダから割り当てられます
• 🔓 直接インターネットにアクセス可能: このアドレスを持つデバイスは、直接インターネットと通信できます
• 👁️ 追跡可能: アクセスしたWebサイトなどに自分の「住所」を知らせることになります

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💡 初学者向けポイント
インターネットプロバイダ（フレッツ光、ドコモ光など）と契約すると、あなたの家に1つのパブリックIPアドレスが割り当てられます。これが外の世界からあなたの家を識別するための「住所」になります。

🔄 プライベートIPとパブリックIPの違い

下の表は、プライベートIPとパブリックIPの主な違いをまとめたものです：

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🎓 なるほど！ポイント
家庭内では複数のデバイス（スマホ、PC、テレビなど）がそれぞれプライベートIPアドレスを持っていますが、外部のインターネットから見ると、これらのデバイスは全て同じパブリックIPアドレス（家の住所）で通信しているように見えます。

🏠 実際の家庭ネットワークでの例

一般的な家庭のネットワーク構成を例に、プライベートIPとパブリックIPの関係を見てみましょう：

1. 📡 インターネット接続: ISPがあなたの家のルーターに1つのパブリックIPアドレス（例：203.0.113.45）を割り当てます
2. 🌐 ルーター: ルーターは、このパブリックIPアドレスを使ってインターネットと通信します
3. 🏠 ローカルデバイス: 家庭内のパソコン、スマートフォン、テレビなどには、ルーターがプライベートIPアドレス（例：192.168.1.2、192.168.1.3など）を割り当てます
4. 🔄 通信経路: ローカルデバイスがインターネットにアクセスすると、ルーターがNAT（Network Address Translation）技術を使用して、プライベートIPアドレスとパブリックIPアドレスの変換を行います

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💡 初学者向けポイント
これが家庭内の複数のデバイスが同時にインターネットを使える仕組みです。ルーターが「通訳」のような役割をして、内部と外部の通信を仲介しているのです。

🔄 NAT（Network Address Translation）の仕組み

NAT技術は、プライベートIPアドレスとパブリックIPアドレスの橋渡しをする重要な仕組みです。

🔍 NATの主な種類

1. 📌 静的NAT: 1つのプライベートIPアドレスを1つのパブリックIPアドレスに固定的にマッピングします。サーバー公開などに使用されます。
2. 🔄 動的NAT: プライベートIPアドレスのプールからパブリックIPアドレスのプールへの変換を行います。
3. 🔢 PAT（Port Address Translation）/NAPT: 最も一般的な形式で、1つのパブリックIPアドレスを複数のプライベートIPアドレスで共有します。ポート番号で通信を区別します。

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🎯 NATの利点

• 💰 IPアドレスの節約: 複数のデバイスが1つのパブリックIPアドレスを共有できます
• 🔒 セキュリティの向上: 内部ネットワークの構造を隠蔽し、外部からの直接攻撃を防ぎます
• 🔄 アドレス変換の柔軟性: 内部ネットワークのアドレス構成を変更しても、外部との接続に影響を与えません

🎓 なるほど！ポイント
NATによって、家族全員のスマホやPCが同時にインターネットを使えるのです。外から見れば1つの住所しかなくても、中にいる人それぞれに手紙が届くようなイメージですね。

📝 まとめ

プライベートIPアドレスは、ローカルネットワーク内でのみ使用され、同じアドレスが世界中の多くのネットワークで使われています。一方、パブリックIPアドレスは、インターネット上で一意であり、直接インターネットと通信するために使用されます。家庭やオフィスのネットワークでは、ルーターがNAT技術を使って、これら2種類のIPアドレスの間の変換を行っています。

🎯 この記事のポイント

• 🏠 プライベートIPはローカルネットワーク内専用の住所
• 🌍 パブリックIPはインターネット上で一意の住所
• 🌐 ルーターがNATを使って両者を変換
• 💻 家庭内の複数デバイスが1つのパブリックIPを共有できる

次回のPart3では、この仕組みをさらに掘り下げ、「インターネットへの接続はどのように実現しているのか」について解説します。