IPv6の設計と移行

IPv6は、IPv4のアドレス不足を解消するとともに、ヘッダ構造を簡素化して中継処理を効率化するために設計されたIPの新しい版である。アドレス長は128ビットに拡張され、同一リンク上での通信、端末の自動設定、近隣探索といった機能が標準の仕組みとして組み込まれている。本単元では、アドレスの種類と表記、自動設定と近隣探索、セキュリティ機能、IPv4からの移行方式を順に整理する。

アドレスの種類と表記

IPv6アドレスは128ビットの長さをもち、16ビットずつ8区画に分けて、各区画を16進数で表記する。区画の間はコロンで区切り、連続する0の区画は「::」で一度だけ省略できる。アドレスは用途によって大きく三つに分けられる。インターネット上で一意に使われるグローバルユニキャストアドレス（GUA）は2000::/3の範囲に割り当てられる。同じリンク内でのみ有効なリンクローカルアドレス（LLA）はfe80::/10の範囲をもち、ルータを越えて転送されない。組織の内部で使うユニークローカルアドレス（ULA）も定義されている。

設計上は、インタフェースIDを下位64ビットとし、サブネットのプレフィックス長を/64とするのが標準的な考え方である。この前提を知っておくと、アドレス設計の問題で割り当て範囲を読み違えずに済む。

自動設定と近隣探索

IPv6では、DHCPv6サーバに頼らなくても、ホストがルータからの情報を使って自分のアドレスを自動設定できる。ホストはルータが広告するプレフィックスと、自分のインタフェースIDを組み合わせてアドレスを作る。 一方、DHCPv6はIPv6アドレスなどの設定情報を配布するプロトコルであり、MACアドレスの解決には関わらない。

IPv4のARPに相当する役割は、ICMPv6を用いる近隣探索（Neighbor Discovery）が担う。近隣要請と近隣広告というメッセージを使い、同一リンク上にあるIPv6アドレスに対応するリンク層アドレスを解決する。 通信を開始する際にIPv6アドレスからMACアドレスを求める場面も、この仕組みで処理される。

近隣探索にはアドレス重複検出（DAD）の機能もある。自分が設定しようとしたIPv6アドレスが他のノードに使われていないかを、近隣要請などを用いて確認する。 また、パスMTU探索では主にICMPv6のPacket Too Bigメッセージが使われ、経路上で通りきれないサイズを送信元に知らせる。