インターネットの仕組み

インターネットとは

インターネットとは、世界中のコンピュータやネットワークが相互に接続された、地球規模の巨大なネットワークです。私たちが日常的に使っているWebサイトの閲覧やメールの送受信は、すべてインターネットの仕組みの上で動いています。

インターネット上で通信を行うためには、「相手をどうやって特定するか」「人間にわかりやすい名前をどう使うか」といった仕組みが必要です。この節では、インターネット通信の土台となるIPアドレス、ドメイン名、DNSなどの重要な概念を学んでいきます。

IPアドレス ── インターネット上の住所

インターネットに接続されたすべての機器には、通信相手を識別するための番号が割り当てられています。これがIPアドレス（Internet Protocol Address）です。

現実世界で手紙を届けるには住所が必要なように、インターネット上でデータを届けるにはIPアドレスが必要です。IPアドレスがなければ、どのコンピュータにデータを送ればよいかわかりません。

IPv4

現在もっとも広く使われているIPアドレスの規格がIPv4（Internet Protocol version 4）です。IPv4アドレスは32ビットの数値で構成され、人間が読みやすいように8ビットずつ4つに区切り、それぞれを10進数で表記します。

表記例: 192.168.1.10（ドット区切りの10進数4つ）

各区切りは0〜255の値をとるため、IPv4で表現できるアドレスの総数は約43億個（2の32乗）です。インターネットの爆発的な普及により、この数では足りなくなることが問題となっています。

試験で出るポイント

IPv4アドレスの表記形式として「10.123.45.67」のようなドット区切りの10進数が出題されます。「32ビット」「約43億個」というキーワードとセットで覚えましょう。

IPv6

IPv4のアドレス枯渇問題を解決するために策定されたのがIPv6（Internet Protocol version 6）です。IPv6アドレスは128ビットの数値で構成され、16進数をコロンで区切って表記します。

表記例: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

128ビットで表現できるアドレスの総数は約340澗（かん）個（2の128乗）という途方もない数です。これにより、パソコンやスマートフォンだけでなく、IoT機器（家電、センサー、自動車など）にも個別のIPアドレスを割り当てることが可能になります。

項目	IPv4	IPv6
ビット数	32ビット	128ビット
アドレス数	約43億個	約340澗個
表記法	10進数をドットで区切り（例: 192.168.1.10）	16進数をコロンで区切り（例: 2001:0db8:…）
普及状況	現在も広く利用	段階的に移行中

試験で出るポイント

IPv6は「128ビット」「IoTデバイスの大量接続に対応」がキーワードです。IPv4との違いを対比で整理しておきましょう。

グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス

IPアドレスは、その用途によってグローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスの2種類に分けられます。

グローバルIPアドレスは、インターネット上で一意（世界中で重複しない）に割り当てられるIPアドレスです。インターネットに直接接続する機器に使われます。現実世界でいえば、建物の「住所」に相当します。

プライベートIPアドレスは、企業や家庭などの内部ネットワーク（LAN）内でのみ使われるIPアドレスです。異なるLAN同士では同じプライベートIPアドレスを使っても問題ありません。現実世界でいえば、マンション内の「部屋番号」に相当します。部屋番号「101号室」は日本中のマンションに存在しますが、同じマンション内では重複しません。

種類	使用範囲	一意性	たとえ
グローバルIPアドレス	インターネット全体	世界中で一意	建物の住所
プライベートIPアドレス	LAN内のみ	LAN内で一意	マンションの部屋番号

プライベートIPアドレスとして使える範囲はあらかじめ決められており、代表的なものに 192.168.0.0〜192.168.255.255 や 10.0.0.0〜10.255.255.255 などがあります。

サブネットマスク

1つのIPアドレスは、「どのネットワークに属しているか」を示すネットワーク部と、「そのネットワーク内のどの機器か」を示すホスト部の2つの部分から成り立っています。

この境界を定めるのがサブネットマスクです。サブネットマスクは、IPアドレスのどこまでがネットワーク部で、どこからがホスト部かを示す値です。

たとえば、IPアドレスが 192.168.1.10、サブネットマスクが 255.255.255.0 の場合、先頭の3つ（192.168.1）がネットワーク部、最後の1つ（10）がホスト部となります。同じネットワーク部を持つ機器同士は、同じネットワークに属していることを意味します。

試験で出るポイント

サブネットマスクは「IPアドレスのネットワーク部とホスト部の境界を定義するもの」と覚えましょう。具体的な計算問題はITパスポートではほとんど出ませんが、役割を正しく理解しておくことが大切です。

NAT ── プライベートIPとグローバルIPの橋渡し

家庭や企業のLAN内の機器はプライベートIPアドレスを使っていますが、インターネット上ではグローバルIPアドレスがないと通信できません。この問題を解決するのがNAT（Network Address Translation：ネットワークアドレス変換）です。

NATは、LAN内のプライベートIPアドレスをグローバルIPアドレスに変換する仕組みです。ルーターなどのネットワーク機器がこの変換を行います。

NATを使うことで、少ないグローバルIPアドレスを複数の機器で共有でき、IPv4のアドレス枯渇を緩和する効果もあります。

試験で出るポイント

NATは「プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを変換する技術」です。選択肢に「MACアドレスとIPアドレスの変換」などが混ざることがあるので注意しましょう。

ドメイン名 ── 人間にわかりやすい名前

IPアドレスは数字の羅列であるため、人間にとっては覚えにくく扱いづらいものです。そこで、コンピュータやネットワークを人が識別しやすい文字列で表したものがドメイン名です。

たとえば、www.example.co.jp というドメイン名は、次のような階層構造になっています。

jp ── トップレベルドメイン（国や種類を表す。日本は jp）
co ── 第2レベルドメイン（組織の種類。co は企業）
example ── 第3レベルドメイン（組織名）
www ── ホスト名（サーバーの役割を示す）

ドメイン名はWebサイトだけでなく、メールアドレス（例: user@example.co.jp）にも使われています。また、ドメイン名は企業や団体だけでなく、個人でも取得できます。さらに、漢字やひらがなを使った日本語ドメイン（例: 総務省.jp）も存在します。

試験で出るポイント

「ドメイン名はWebだけでなくメールにも使われる」「個人でも取得可能」「日本語ドメインも存在する」はいずれも過去問で問われた内容です。固定観念で判断しないよう注意しましょう。

DNS ── ドメイン名とIPアドレスの変換

人間はドメイン名を使いますが、コンピュータはIPアドレスで通信します。この2つを結びつける仕組みがDNS（Domain Name System）です。

DNSの役割は、ドメイン名をIPアドレスに変換する（またはその逆を行う）ことです。いわば、インターネット上の「電話帳」のような役割を果たしています。

私たちがブラウザに www.example.co.jp と入力すると、次のような流れで通信が行われます。

ブラウザがDNSサーバーに「www.example.co.jp のIPアドレスは？」と問い合わせる
DNSサーバーが対応するIPアドレス（例: 93.184.216.34）を返す
ブラウザはそのIPアドレスを使ってWebサーバーに接続する

この仕組みのおかげで、利用者はIPアドレスを意識することなく、覚えやすいドメイン名だけでWebサイトにアクセスできます。

試験で出るポイント

DNSは超頻出テーマです。「ドメイン名とIPアドレスの対応付けを行う仕組み」という定義を正確に押さえましょう。MACアドレスとの変換（これはARPの役割）と混同しないよう注意してください。

URL ── インターネット上のリソースの場所

URL（Uniform Resource Locator）とは、インターネット上にあるWebページやファイルなどの「場所」を一意に示す文字列です。日本語では「統一資源位置指定子」と訳されますが、「Webページのアドレス」と理解すれば十分です。

URLは、以下のような構造で構成されています。

https://www.example.co.jp/products/index.html

部分	例	意味
プロトコル	`https`	通信方式（暗号化されたHTTP通信）
ドメイン名	`www.example.co.jp`	接続先のサーバー
パス	`/products/index.html`	サーバー内のファイルの場所

URLの構造は「プロトコル://ドメイン名/パス」と覚えておくとよいでしょう。プロトコル部分には https のほか、暗号化なしの http やファイル転送用の ftp などがあります。

まとめ

インターネット通信の仕組みを支える主要な概念を整理しましょう。

用語	役割
IPアドレス	インターネット上の機器を識別する番号
IPv4	32ビットのIPアドレス規格（約43億個）
IPv6	128ビットのIPアドレス規格（IoT時代に対応）
グローバルIPアドレス	インターネット上で一意なアドレス
プライベートIPアドレス	LAN内で使うアドレス
サブネットマスク	ネットワーク部とホスト部の境界を定義
NAT	プライベートIPとグローバルIPを変換
ドメイン名	人間にわかりやすいネットワーク上の名前
DNS	ドメイン名とIPアドレスを対応付ける仕組み
URL	インターネット上のリソースの場所を示す文字列

試験で出るポイント

この分野ではDNS・IPアドレス・ドメイン名が特に頻出です。DNSの役割（ドメイン名⇔IPアドレスの変換）、IPv4とIPv6の違い（ビット数・アドレス数）、グローバルIPとプライベートIPの使い分けを確実に理解しておきましょう。