ネットワーク IPv6 設定

IPv6の基礎知識
アドレス体系から移行技術まで完全解説

IPv6はIPv4アドレス枯渇問題を根本的に解決する次世代インターネットプロトコルです。
128ビットアドレス、自動設定機能、移行技術など、ネットワークスペシャリスト試験で問われるIPv6の重要知識を解説します。

こんな人向けの記事です

IPv6のアドレス体系を正確に理解したい
IPv4との違いを明確にしたい
ネットワークスペシャリスト試験のIPv6問題に対応したい

Step 1IPv6の概要とIPv4との比較

項目	IPv4	IPv6
アドレス長	32ビット	128ビット
アドレス数	約43億（2^32）	約3.4×10^38（2^128）
表記法	10進数ドット区切り	16進数コロン区切り
ヘッダ	可変長（20〜60バイト）	固定長（40バイト）
ブロードキャスト	あり	なし（マルチキャストで代替）
フラグメント	ルータでも行う	送信元のみ（Path MTU Discovery）
アドレス設定	DHCP必須	SLAAC（自動設定）対応
IPsec	オプション	標準サポート
チェックサム	ヘッダにあり	なし（上位層に委任）

Step 2IPv6アドレスの表記法

IPv6アドレスの基本表記

完全表記（16ビットずつ8グループ、16進数）:
  2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001

省略ルール1: 各グループの先頭の0を省略
  2001:db8:0:0:0:0:0:1

省略ルール2: 連続する0のグループを :: で1回だけ省略
  2001:db8::1

プレフィックス表記（CIDR）:
  2001:db8::/32    → 先頭32ビットがネットワーク部

試験のポイント

省略表記の展開問題がよく出題されます。::は1回しか使えない（2回使うと元に戻せない）というルールを覚えましょう。
例：2001:db8::1::2 は不正（::が2回）

Step 3IPv6アドレスの種類

種類	プレフィックス	説明
グローバルユニキャスト	2000::/3	インターネット上で一意。IPv4のグローバルIPに相当
リンクローカル	fe80::/10	同一リンク内でのみ有効。自動的に設定される
ユニークローカル	fc00::/7（実質fd00::/8）	組織内部で使用。IPv4のプライベートIPに相当
マルチキャスト	ff00::/8	グループ宛の配信。ブロードキャストの代替
ループバック	::1	自分自身（IPv4の127.0.0.1に相当）
未指定	::	アドレス未設定時に使用（IPv4の0.0.0.0に相当）

重要なマルチキャストアドレス

アドレス	対象	用途
ff02::1	全ノード	リンク上の全端末に到達（ブロードキャスト代替）
ff02::2	全ルータ	リンク上の全ルータに到達
ff02::1:ffXX:XXXX	要請ノード	アドレス解決（NDP）に使用

Step 4アドレス自動設定（SLAAC）

SLAAC（Stateless Address Autoconfiguration）は、DHCPサーバーなしでIPv6アドレスを自動設定する機能です。

1. リンクローカルアドレス生成
（fe80:: + インターフェースID）

↓

2. DAD（重複アドレス検出）
（生成したアドレスの一意性を確認）

↓

3. ルータ要請（RS）送信
（ff02::2 宛）

↓

4. ルータ広告（RA）受信
（プレフィックス情報を取得）

↓

5. グローバルユニキャストアドレス生成
（RAのプレフィックス + インターフェースID）

インターフェースIDの生成（EUI-64）

MACアドレス: 00:1A:2B:3C:4D:5E

1. MACを前半・後半に分割:   00:1A:2B | 3C:4D:5E
2. 間に FF:FE を挿入:       00:1A:2B:FF:FE:3C:4D:5E
3. 第7ビットを反転（U/Lビット）: 02:1A:2B:FF:FE:3C:4D:5E

インターフェースID: 021a:2bff:fe3c:4d5e

※ プライバシー保護のため、ランダムなインターフェースIDを使う
   「一時アドレス」（RFC 4941）が推奨される場合もある

NDP（Neighbor Discovery Protocol）

IPv6ではARPの代わりにNDP（ICMPv6ベース）を使用します。
NS（Neighbor Solicitation）：アドレス解決要求（ARP Requestに相当）
NA（Neighbor Advertisement）：アドレス解決応答（ARP Replyに相当）
RS（Router Solicitation）：ルータ要請
RA（Router Advertisement）：ルータ広告（プレフィックス等の通知）

Step 5IPv6ヘッダと拡張ヘッダ

IPv6ヘッダ構造（40バイト固定）

| Version(4) | Traffic Class(8) | Flow Label(20) |
| Payload Length(16) | Next Header(8) | Hop Limit(8) |
| Source Address (128bit)                             |
| Destination Address (128bit)                        |

Version = 6（固定）
Traffic Class = QoS用（IPv4のToSに相当）
Flow Label = フロー識別（IPv6で新設）
Next Header = 次のヘッダの種類（拡張ヘッダ or 上位プロトコル）
Hop Limit = TTLに相当（ルータ通過ごとに1減少）

主な拡張ヘッダ

拡張ヘッダ	Next Header値	用途
Hop-by-Hop Options	0	経路上の全ルータが処理
Routing	43	経由ルータの指定
Fragment	44	送信元でのフラグメント
Authentication Header	51	IPsec認証
ESP	50	IPsec暗号化
Destination Options	60	宛先ノードのみ処理

Step 6IPv4からの移行技術

技術	方式	特徴
デュアルスタック	IPv4とIPv6を同時運用	最もシンプル。両方のアドレスを持つ
トンネリング	IPv6パケットをIPv4でカプセル化	IPv4ネットワーク経由でIPv6通信
NAT64/DNS64	IPv6→IPv4の変換	IPv6のみの端末がIPv4サーバーにアクセス
464XLAT	CLAT（端末側）+ PLAT（ISP側）	モバイル網で広く採用

IPv6の基本確認コマンド

# IPv6アドレスの確認
ip -6 addr show

# IPv6の疎通確認
ping6 2001:db8::1
ping -6 2001:db8::1    # 最近のLinux

# IPv6ルーティングテーブル
ip -6 route show

# IPv6ネイバーテーブル（NDPキャッシュ）
ip -6 neigh show