IPv4・IPv6共存技術について軽くまとめる

インターネット

IPv4アドレス枯渇問題はかなり前から話題になっていて、今世界中でIPv6への移行が進んでいます。

IPv4とIPv6は互換性が無く、IPv4用の設備をすぐに全てIPv6に置き換えることは不可能なので、現在はIPv4・IPv6共存技術(以下、共存技術)が利用されています。

普段はIPv4とIPv6について意識する必要は無いのですが、特に自宅サーバーを構築するにあたって、自分がどのような通信方法を利用しているのか把握する必要があります。

ポート開放に関わる部分のみ説明し、技術的詳細は省いているので詳しい内容は各自で調べてください。

PPPoEやIPoE、IPv4やIPv6についての基礎知識がある前提で話を進めます。
また、各々のISPが提供するサービスについての最新情報についてはご自身でお調べください。

詳しい情報を得られなかったものもありますので、詳しい方々がおられましたらコメント大歓迎です。

自分の使っている回線は?

光コラボと自社回線のISP

ISPは主に、光コラボレーション(光コラボ)と自社回線のISPがあります。

インターネットに接続するためには、通信を行う物理的な回線の事業者と、インターネット接続を提供するISPと契約します。
回線に関してはISPと契約すると自動で付属するので、契約時に意識することは少ないと思います。

回線には、主にNTT東西が提供する光回線(NGN網)とISPが独自に管理している自社回線があります。

NGN網を利用するインターネットサービスを光コラボと言います。
NGN網は全国に張り巡らされているため、全国に展開しているISPの多くは光コラボです。
ドコモ光やビッグローブ光など、たくさんあります。

一方、自社回線を利用するISPはほとんど提供地域が一部地域に限られます。
eo光やNURO光などがあります。

プロバイダ別に回線と接続方式(IPv6接続対応の契約のみ)がまとめられているページがありますので、自分が利用しているISPはどうなのか確認してみてください。(最新情報は自分で検索)

NGN網と自社回線について

共存技術について説明するにあたって回線の違いを説明したのは、光コラボと自社回線のISPで事情・共存技術が異なるからです。

例えばPPPoEでよく「利用者数が多くて混雑時には速度低下する」という話が上がりますが、これは非常に多くの利用者を抱えており、かといってISPが自由に設備を増強できない(NTTの許可が必要)NGN網での話です。

自社回線は、その会社が提供するISPのユーザーのみが利用し、ユーザーが増えれば自由に設備を追加することができるため、速度低下は発生しにくいです。(無論、低品質なISPでは問題が発生するが)
そのため、自社回線の場合IPoE IPv6を利用するIPv4 over IPv6(後述)ではなくPPPoEでIPv4を提供するISPも沢山あります。
以前私が利用したことのあるeo光の場合は、PPPoE IPv4 + IPoE IPv6でした。
(最新の情報はISPにお問い合わせください)
(IPv4枯渇問題対策のため?IPv4 over IPv6に移行する動きもあります)

どんな共存技術があるのか?

共存技術には、「デュアルスタック(共存という表現は不適切?)」「IPv4 over IPv6」「IPv6 over IPv4」などたくさんあります。

「デュアルスタック」は、IPv4経路とIPv6経路両方を使う方式です。
「IPv4 over IPv6」は、IPv6経路に加工した(カプセル化した)IPv4パケットを流す方式です。
現在の日本では主にこの2つが利用されています。

デュアルスタック????
デュアルスタック(DS)という単語自体は、IPv4とIPv6の両方のプロトコルスタック(実装)を利用できる状態を指すため、IPv4 over IPv6などの他の共存技術もDSに含まれます。
ただ、共存技術の分類においてDSは「IPv4とIPv6の通信を異なる経路で行う」ものとして、他の共存技術と区別されているように感じます。

「IPv6 over IPv4」は、逆にIPv4経路にIPv6パケットを流します。
これはまだIPv6設備が普及していない時代にIPv6を試すために用いられた技術で、IPv6への移行が進む今日ではあまり使われません。

自社回線における共存技術

主に「デュアルスタック方式」が用いられます。
IPv4とIPv6の通信方式は主に「PPPoE IPv4 + PPPoE IPv6」もしくは「PPPoE IPv4 + IPoE IPv6」です。(IPv4はIPoE非対応)

PPPoE IPv4は従来の接続方法ですので、以前と同じように自由なポートを開放できます。
自社回線ですのでPPPoEでも速度低下が起こりづらく、自宅サーバーを運営する場合は現時点で最適解だと思われます。

ただ、先述した通りIPv4 over IPv6に移行する動きも見られますので、ポート開放可能かどうかはISPにお問い合わせください。

NGN網における共存技術

主に「IPv4 over IPv6」が用いられます。
日本ではIPoE IPv6のVNE事業者(後述)がIPv4 over IPv6のサービスを提供しています。

「IPv4 over IPv6」技術をさらに細かく分類すると、NGN網では主に「MAP-E」と「DS-Lite」が用いられます。

MAP-EとDS-LiteのIPv4アドレス枯渇問題対処

IPv4アドレスが不足している今日の状況を踏まえ、IPv4 over IPv6ではIPv4アドレスを節約するための工夫が施されています。

MAP-Eでは複数ユーザーで同じグローバルIPv4アドレスを共有し、DS-Liteではユーザーに対してローカルIPv4アドレスが配布(≒同じグローバルIPv4アドレスを共有)されます。

ポート開放で問題が発生するのは主にこの理由のためです。

異なるISPで全く同じIPv6通信サービス名があるのはなぜか?

PPPoE IPv4ではISPがインターネットサービスを提供します。
一方、IPoE IPv6(+ IPv4 over IPv6)ではVNE事業者という会社がインターネットサービスを卸売りし、ISPはそのサービスを私たちに販売しています。

そのため、プロバイダ別に回線と接続方式(IPv6接続対応の契約のみ)がまとめられているページを見てわかる通り、異なるISPが同じVNEが提供する同じIPv6(+ IPv4 over IPv6)通信サービスを利用します。

主なVNE事業者と提供しているIPoE IPv6 + IPv4 over IPv6サービスは以下の通りです。

VNE事業者名サービス名通信方式
JPIX(旧JPNE)v6プラス(確認ページMAP-E
NTTコミュニケーションズOCNバーチャルコネクト(確認ページMAP-E
インターネットマルチフィードtransixDS-Lite

利用しているISPがどのVNEと提携しているかについてもご自身で調べてください。

MAP-Eでのポート開放

理論上は特定ポートのみ開放可能なはずです。

MAP-Eでは各ユーザーが利用する外部ポート番号が定められており、自宅にあるNAPT(ルーター)はそのポート番号に変換します。
利用できるポート番号はIPv6サブネットプレフィックスから算出することもできますし、静的NAPT設定画面に一覧として載っていることが多いです。

v6プラスでのポート開放は以下のページをご覧ください。
(OCNバーチャルコネクト等でも同様に可能でしょう)

ただwell-knownポートは利用できず、利用するポート番号は自由に決めることができないため、ポート番号を指定できないサーバーには利用できません。

「v6プラス」固定IPサービス

v6プラスでは1ユーザーがIPv4アドレスを占有できるサービスがあります。
IPv4アドレスを占有するためwell-knownポートを含め自由にポート開放可能です。

v6プラス対応でも「v6プラス」固定IPサービスに対応していないISPもありますのでご注意ください。

DS-Liteでのポート開放

仕組み上不可能です。残念ながら諦めましょう。

DS-Liteでは、MAP-Eとは違いISP側でNAPT処理を行うため、ユーザーが自由に静的NAPT設定(ポート開放)を行えません。

ただ、ISPに問い合わせるとPPPoE IPv4に切り替えられる場合もありますので、一度ISPに問い合わせてみて良いでしょう。(サービス設備提供はVNEがしていますが、契約相手はISPですのでISPに問い合わせます)

ただ、先述したようにNGN網のPPPoEでは回線が混雑し通信速度が低下する可能性はあります。

補足: ポート開放についてISPに問い合わせる場合

IPv4 over IPv6はかなり複雑なので、ポート開放について問い合わせると単に「不可能です」との回答を得る場合があります。(実際私がそうでした)

DS-Liteについては絶対無理ですが、MAP-Eの場合は特定のポートは開放可能な可能性がありますので、「御社のIPv6 + IPv4サービスはMAP-Eという技術を用いておれるようですけど、MAP-Eで割り当てられたポートについては静的NAPT設定(ポート開放)は可能でしょうか?」などど問い合わせると的確な回答を得やすくなります。

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