IPv4とIPv6の併用はこうする!我が家のホームネットワークを大変更

 

こんにちは!

 

2019から2020の年末年始のおやすみの多くの時間を、自宅ネットワークの設定変更に費した結果、色々学んで大満足の、しずかなかずしです。

 

みなさんは、ホームネットワークに何がつながってますか?

 

一昔前は、ブロードバンド回線などと仰々しい名前で呼ばれていた、家庭の固定ネットワーク回線。

 

スマホの普及で、
「別に家にネットワークなんかなくても、スマホのキガ増やせばスマホだけで十分じゃん!」
なんて考えている人も多そうな時代になりました。

 

そんな時代でも、「光回線」というキーワードで、あれやこれやとパッケージにして売り込んでくる業者さん、結構よく聞きますね。

 

私の自宅にも、以前から公称1Gbitの光回線が引かれております。しかも、我が家は、ネットワーク電話も、そして、テレビのデジタル放送まで、全てを光回線で賄うパワーユーザーなのです。

 

そして、我が家のホームネットワークは、WiFiルーターがあり、

 

パソコン2台、スマホ3台、タブレット1台、ネットワークにつながる据え置きスピーカー1台、スマートスピーカー2台、プリンタが大小二台、スマート電球3個、スマートコンセント1個、スマート鍵1個、スマートテレビ1台、Apple tv1台、fire TV stick 4k 1台、

 

などなどがつながる、一大ネットワークシステムになってしまっているのです。

既に、管理不能なこのようなホームネットワーク。私は、あろう事かネットワークの仕組みをがらっと変える大変更を、年末年始に行いました。

本日は、このようなネタで投稿します。

 

PPPoEをやめてIPv6にしよう

我が家が契約しているインターネットサービスプロバイダ(ISP)は、so-netです。いや、正確にはso-net「でした」。今は、ドコモ光とともにso-netから事業が売られて、元のso-netユーザーは知らないうちにPlalaのユーザーになってしまっていました。

 

実は、1年以上前、単なる興味からIPv6のサービスに加入(無料)しており、放ったらかし。それをこの度有効にしようと考えました。

 

IPv6というのは、IPプロトコル仕様バージョン6。プロトコルが何かわからない方は、こちらの記事に詳しく記載しております↓。

 

プロトコルとは、要するに、インターネットに接続された機器(スマホとか、パソコンとか、サーバーなど)が通信するときの手順の事です。

かんたんに言うと、スマホが、とあるサーバーの情報が欲しいときに、
「誰がそれ持ってるか教えてー」
「はい、ここです」
「〇〇のデータちょうだいー」
「はい、これです」

みたいなやり取りを機器同士がするのですが、その時に使う合言葉みたいなものです。
その、合言葉をプロトコル、とカッコよく言ってるだけなのです。

 

インターネットだと、日本語ではなく、英語でもなく、IPプロトコルで喋ってる、といったイメージです(かなり大雑把ですが)。

 

そして、IPv6というのは、IPプロトコルの最新版。

IPv6は何が新しいかというと、アドレスがたくさん付けられる、というところ。スマホを1人何台持とうと、全てのスマホにIPアドレスが個別に付けられる、というと話になります。

ひと昔前は、世の中すべて、IPv4という古い世代のプロトコルを使っていました。古いとはいえ、多くのサービスは2020年現在、まだまだIPv4を使用しています。そういう意味ではまだまだ、現役です。ただし、IPv4だとアドレスがたくさん付けられないので、インターネットにつながる機器が増えている現代。困ったことになる、というわけです。

 

話し言葉でいうと、おじいちゃんが喋ってる言葉(v4)と、孫が喋ってる言葉(v6)とが、ちょっと違ってる、くらいの話になりますね。(かなり大雑把ですが)

 

 

 

IPv4のNAT越え問題

IPv4で規定しているアドレスの振り方だと、ネット上の全ての機器に割り当てるには、アドレスが足りなくなっちゃうのです。

そのため、別のやり方を用意して、しのいでいます。

 

現代のIPv4の解決策は、極端な話、あなたのスマホと、私のスマホのIPアドレスが同じになる可能性がある、というものです。そして、その状態でも問題なく使えるように、ルーターやらゲートウェイやらファイアウォールやら、といった技術でなんとかしている、というのが現状なのです。

 

このような、IPv4で普及した様々な技術。普通にブラウザでインターネットのサイトを見る分には問題ありません。快適そのものです。

しかし、ちょっと特殊なことをしようとすると話が複雑になります。

その一例が家の中にサーバーを立てる、というケース。

家の中にサーバーを立てると、”あなたの手に持っているスマホと同じアドレスになっているかも知れない私の家の中のサーバー”を、インターネットから家にアクセスする時、どのように識別すればいいのでしょうか??

 

ここで問題になるのが、ホームルーターで、この課題は、いわゆる”NAT越え“問題のひとつなのです。

 

IPv6の利点は速度?

IPv6にすると何が良いのでしょうか?

世間では、あたかも「IPv6なら速い」みたいな都市伝説があるようですが、それは、「IPv6というプロトコルだから」速い訳ではないないので、注意が必要です。

 

どういうことでしょう?

 

先程、IPv4では、PPPoEを使うと述べました。

 

PPPというのは、プロトコルの一種です。
その昔は、電話回線を使ってインターネットにつなげるのによく使われていました。

それを、いわゆるインターネットの回線で使うように拡張されたものが、PPPoE(PPP on Ether)です。ルーターにユーザー名とパスワードを設定すると、PPPの仕組みを使ってユーザー認証が行われ、これで、ISPからインターネットのアドレスを入手することができます。

 

最近は、このPPPoEの仕組みのおかげでISPが混雑しており、通信速度の低下を引き起こしているそうです。

 

一方、IPv6ではPPPoEは使う必要がありません。そのため、PPPoEを使わないIPv6が空いていて、速度低下起こらないでインターネットにつながる、という現象が起こっているのです。

 

IPv6でNATの問題は解決するのか

それでは、IPv6にして、インターネット上の全ての機器に個別のIPアドレスが割り当てられるようにすると、NAT超えが必要なくなり、幸せな世界が来るのでしょうか?

 

話はそんなにかんたんではありませんでした

 

現代のインターネットは、IPv4とIPv6が混在する世界。

まだまだIPv4でつながる機器が多い中、IPv4とIPv6をどうにか共存させる必要があります。

 

それが為に、IPv4のサーバなどを自宅に立てようとするとなると、結局NAT越えのような話になります。しかも、悪いことに、NATのポートの設定などは、自宅のホームルータではなく、一般ユーザの手の届かないところで行われてしまうので、逆に不便になっている、というわけです。

 

以下のブログ記事が参考になります↓

 

我が家のホームネットワーク

それでは、ここから我が家のホームネットワークの仕組みをIPv6ベースに変える話に話題を変えます。

ISPは先述のように、「ぷらら」です。

 

変更前のネットワーク

光回線で引き込んだ、回線は、レンタルを受けているルーターに入ります。PR-S300SEというモデルです。

このモデルはテレビの同軸のケーブル電話のモジュラージャック、そして、ネットワークのRJ45コネクタ(CAT5/CAT5eみたいなケーブルが刺さる口)が出力になります。

ルーターが内蔵されているので、DHCPによる、ローカルIPアドレスの配布機能などがあります。

また、PPPoEは、機能が搭載されていますが、私の場合はそれを使わずに、PPPoEパススルーを有効にしていました。

このルーターの後に、NetGearのR7000というWiFiルーターを設置。PPPoEはNetGearに設定し、家庭内のローカルIPアドレス(IPv4のローカルアドレス)は、全ての機器でこのルーターから取るようにしています。

 

このような構成にしたのは理由があります。Net Gearルーターは、高度なペアレンタルコントロールができます。つまり、親が子供のネットワークアクセスを制限することができる機能です。

 

PPPoEを使ったIPv4のホームネットワーク環境(変更前)

 

一年も前にIP v6プラスをISPに申し込んでいたものの、それ以来ずっと、同じ状態で、IPv4で使い続けていたのです。

 

しかし、IPv4を使っているおかげで利点もあります。

NAT(ホームルーター)の設定次第で大抵のことはできてしまいます。

つまり、NAT越の設定を適切にしておくと、家庭内にサーバーを立て、自由にインターネットに公開することができます。外出先からスマホで自宅サーバーにアクセスすることが可能になります。

 

但し、グローバルのIP v4アドレスは固定されないので、注意が必要です。ISPが勝手に変えてしまう場合があるからです。使い続けるには、DDNS(Dynamic DNS)の設定を、しておく必要があります。DDNS については、またの機会に詳しく説明したいと思います。

変更後のネットワーク

変更後のネットワークは、以下を、目標に設計しました。

  1. 家の中のほとんどの機器はIPv6でつながる
  2. 一部の機器(サーバー機器)はIPv4でつながる
  3. IPv6でつながる機器とIPv4でつながる機器は家庭の中では互いにアクセス可能
  4. 今でつながっていた機器の設定変更はしない(または、最低限にする)

というものです。

 

1の理由は、IPv6にすることによりネットワークの混雑を避け、「高速に」通信することです。

 

2の理由は、IPv6の不自由なNAT越問題を避け、これまで通り自由に家庭内にサーバーを設置することです。

 

3の理由は、IPv6, IPv4それぞれの機器が家庭内に混在したとしても、設定変更することなく互いにアクセス可能にするためです。ここが非常に重要で、例えば、私のパソコンは家庭ネットワークに有線でつながっていますが、IPv6でインターネットにつなぎたいです。一方で、IPv4につながっているサーバーの設定を変更するような場合もある訳ですが、その際にも、ネットワークの線をつなぎ変えたり、設定を切り替えたり、という手間をかけたくないのです。

 

4の理由は、家庭内のネットワークにいろんな機器をつなぎ便利に利用しているヘビーユーザーの家族に、今回の変更に伴って迷惑をかけたくないという、ことです。しずかなかずしオフィスの情報システム担当として、最低限のマナーです(笑)

 

その結果、以下のようになりました。

IPv6とIPv4を併用するホームネットワーク(変更後)

ポイントは、これまでPPPoEに使っていたNetGearは、アクセスポイント(AP)モードにしたこと。

PPPoE用に別のWiFiルーター(TP-Link Archer c50)を導入し、そこにユーザー名とパスワードを設定します。

 

PR-S300SEのDHCPによるアドレスの割当は、192.168.1.xのxは、1から199までとし、TP Linkのアドレスは、192.168.1.200に固定する。固定にするのは、TP-Linkの設定画面で行なえます。

 

また、重要なのは、TP LinkのLAN側のポートの一つから、PR-S300SEのLANのポートに一本線をつないで置くことです。これにより、IPv4ネットワーク機器とIPv6機器の通信が可能になります。

このようにすることで、PR-S300SEに接続された機器からIP v4でつながる機器にアクセスできるようになります。

 

注意点としては、

  • TP-LinkのLAN側のルータ自身のアドレスを固定IPにする(192.168.1.200)
  • TP-Linkで初期設定で動作しているDHCP機能をOffにする(家庭内の機器は、固定IPの機器以外は、PR-S300SEのDHCPからローカルIPアドレスを取得)
  • TP-LinkのIPv6使用をやめる

以下のサイトの情報を参考にしました

 

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