これまで長年に渡りインターネットを支えてきたIPv4は、インターネットの規模が大きくなるに従ってその欠点も次第に明らかになってきました。
- IPアドレスの枯渇
IPv4はアドレス総量が約43億個しかなく、地球上の人間1人に1つ割り当てることさえ不可能です。また、ネットワークアドレスや特殊なアドレスに使われる部分もあるため、実際に使える個数はこれよりずっと少なくなります。
インターネットの拡大に伴い、近い将来、使えるIPアドレスが枯渇してしまうのでは、という懸念があります。
【アドレスの個数】- IPv4: 232個 ＝ 4,294,967,296個
- IPv6: 2128個 ＝ 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456個
- IPv4 ＝ 1mm
- IPv6 ＝ 約83億8千万光年
（銀河系の直径（約10万光年）の83,800倍）
- IPv4: 232個 ＝ 4,294,967,296個
- NAT（アドレス変換）
IPアドレスの少なさに関連し、構内LANではプライベートアドレスを利用しNATによるアドレス変換を利用して端末数を増やすことが行われてきました。ただ、この方法では外部から構内LAN側の端末を特定することができないため、双方向通信に難があり、具体的にはVoIPやネットワークゲームで不具合が起こる場合があります。インターネットのそもそものコンセプトと異なるため、NATは邪道だと主張する人もいます。
- ルータの経路表の増大
アドレスを細かく割り振ると、インターネットでIPパケットを流す方向を司る経路表のデータ量が大きくなり、ルータの性能・容量を大きくする必要があります。
なお2004年8月現在、経路集約の努力がなされているにも係わらず約14万の経路があり、現在も増加中です。インターネットのバックボーンに位置するルータは、この表をいちいち参照しながらパケットの流れるべき方向を決定しています。
【参考】- BGP Routing Table Analysis
10年間の経路数の推移がグラフ化されています。
- BGP Routing Table Analysis
インターネットの広がりを背景としたこのような欠点を克服することを主眼に開発されたのがIPv6です。
- IPアドレスが多い
前項で説明した通りです。 - 設定が簡単
- 固定的に決まっているPrefix長
※Prefix＝IPv4でいうところのネットワークアドレス
1組織に割り当てられる Prefix が /48, 1つのサブネットに割り当てられる Prefix が /64 と（概ね）決まっています。
/64 であれば、それに含まれるIPアドレス数は非常に多く、ネットワーク設計をする際に、IPv4のようにホスト数とIPアドレスの総数を気にしながら細かい検討をする必要が無くなります。 - IPアドレスの自動設定
自分のEthernetインタフェースのMACアドレスなどから自動でIPアドレスを決定してしまう仕組みが備わっています。また、Prefix もルータから勝手に読み出す仕組みがあるので、単なる端末であれば何も考えずにネットワークに接続すればそれだけで通信が可能な状態になります。
- 固定的に決まっているPrefix長
- IPSecの標準実装
IPSecがIPv6の規格内に入っており、標準で使用可能。
ネットワークインフラとしては、6bone-jpが早期に立ち上がったのを皮切りに、2000年頃にはISPによる試験サービスが続々と開始されるなどの大きな動きがありましたが、その後、細々と商用サービス化されている以外は若干関心が薄れている感があります。
しかし、2004年に入ってから、IPv6ビジネスサミットの開催など、これまでと違い、IPv6を利用する面から少しずつ盛り上がりを見せています。
実際、ユーザから見ればIPv6経由でWebにアクセスしたところで「だから何？」というのが現実だと思います。これがIPv6の普及が進まない1つの原因です。
IPv6の利点として言われていることに対して、今すぐに対応が必要かというと、
- アドレスの枯渇
着実に枯渇に向かって進んでいることは事実ですが、あと20年は大丈夫という説もあり、以前ほどの切迫感はないと感じています。
【参考】
- APNIC hot topics
この中の "How long will IPv4 addresses last?" で紹介されている Geoff Huston 氏のプレゼンで、2020年頃までは大丈夫という予測が出ています。
- APNIC hot topics
- NATの弊害
確かにNATの弊害はありますが、NATをうまく越えられるような技術の開発もあり、実際に困る場面は今のところ少ないのではないかと思います。 - インターネットの経路数の増大
ルータの能力も飛躍的に向上し、経路数の増大に対しても力技でどうにかなるという見方も出てきています。
IPv6は、アグリゲーション（大きなISPによる経路集成）をより一層進める割り振りの仕組みになっています。
IPv6の設計思想通り経路集成が進めばネットワークトポロジがこのように変化し、大きなISPの影響力がさらに増すことになると考えられる。
大きなアドレス空間が取れない中規模のISPが従来どおりASを持ってマルチホームしようとすると、どうしてもパンチングホールが必要になってしまう。
しかし、現実には増大するトラフィックへの対応として地域内でのトラフィック交換をする動きが出てくると考えられるため、大きなアドレスブロックの一部分を区切って地域内の経路交換を始める（パンチングホールと言います。）と結果的に経路数が増大してしまうことから、現実的に経路数を抑えることは困難になるのではないでしょうか。
また、もう1つIPv6の普及を阻害しているのはIPv4との互換性の無さです。
白黒テレビからカラーテレビに移行したとき、白黒テレビでもカラー放送が（白黒になってしまいますが）見れたように、IPv6がIPv4との上位互換性を持っていれば、現在のインターネットへの普及も、もっと進んだと考えられます。
このようなことから、現在世間一般的に「インターネット」と呼ばれるネットワークがIPv6に移行することは、全世界的に政策的な圧力がかからない限りは恐らく無いのではないかと思います。
IPv6を利用するに当たっての主な問題としてぱっと思いつくものとして、次のようなものが挙げられます。
- 問題1: DNS
IPアドレスの桁数が長くなり、つながる端末数が多くなってくると、それらをいちいちDNSに登録するのは面倒で現実的ではありません。
これに対しては、NTTコミュニケーションズが提唱している m2m-x といった認証基盤の登場が解となる可能性が高いと思われます。 - 問題2: ネットワークオペレーション
IPv6のもう1つの問題（でも、問題視している人は少ない）はネットワークオペレーション（運用・管理）だと思います。
インターネットは全体が統合的に管理されているわけではなく、個々のASが個々のポリシにて管理しているものです。したがって、流れるトラフィックを完全に管理することは出来ません。
IPv4の世界では、少しでも自分の意図したようにトラフィックを流すために、アドレスブロックごとに経路を遠く見せたり、パラメータを変えたりして経由する回線を変えています。しかし、アグリゲーションが進むことによってこのような制御方法が不可能になります。このようなオペレーションで増大するトラフィックを捌き、網の信頼性を維持するのはとても困難です。 - 問題3: 機器実装
特に組み込み系の装置へのIPv6プロトコルスタックの実装は、メモリ容量やCPU性能面などでかなり大変と聞いています。
【参考】
- 覚悟はできていますか? - トンでもなく高価なIPv6
「IPv4からv6への移行」という観点からすると、的を射た指摘であるように思います。
それは、インターネットの代替ではなく「もの」と「もの」がつながる全く新しいネットワークインフラではないかと思います。- 「もの」が発する情報を利用してより便利な世界へ
例: 自動車をセンサ代わりに
（速度＝渋滞状況、ワイパー動作状況＝降雨状況 etc...） - 「もの」が自律的に通信することでより高機能な「もの」へ
例: 自動車同士の通信による事故防止など
トンネリング技術を用いれば、既存のインターネット網を使って容易にこの「ネットワークインフラ」の広域的な構築が可能というメリットはあります。ただ、それが「ネットワークインフラ」たり得るのかどうかは議論の余地があります。
【参考】
- インターネットITS協議会
- IPv6 ONLINE JOURNAL
この導入事例編の辺りを参考に
しかし、今のインターネットは、個々のネットワーク(AS)が個々のポリシで運用しているバラバラのネットワークがつながっているもので、その規模は誰も把握できていませんし、基本的に性善説に則って運用されているものなのです。
【問題点】- 通信元から通信先に至るまでの経路が容易に特定できない
数多くの事業者、数多くのネットワークポリシのネットワークを経由してパケットが届けられますので、品質の保証が不可能です。
- ミスオペレーションに対する影響
世界中の誰かが誤った経路を広告すると、それは世界中に影響を及ぼす可能性があります。また、その「誰か」への連絡先を特定するために非常に労力を使います。
- 貧弱なルーティングプロトコル
トラフィックの流れを自在に変えることが出来ず、極端に言えば統計情報と勘をもとに運用しているのが実態。 - 正しく管理運用できる人材が少ない
多少必要な設定が違ってもとりあえず動作する場合が多く（もちろん弊害があり、それがひいてはいろいろな問題を引き起こす）、自分の誤りに気付かない場合が多い。特にDNS関係では、実は誤った設定になっているサイトが相当数存在する。 - 悪意を持った攻撃者の存在
誰でもどこでもネットワークにつながるということは、逆に悪意を持った攻撃者が全世界に対して影響を及ぼすことが可能であることを示しており、実際にたびたび攻撃やウイルスの蔓延が発生し問題になっている。
ただし、伝送路障害に対してはなんとか迂回する場合が多いなど、インターネットならではの良い点があるのもまた事実ではあります。
しかし、正直このような実態のネットワークが社会インフラになり得るかというのは大いに疑問が残ります。社会インフラに耐えうるネットワークを構築するには、次のような課題があると考えています。
- 統合されたネットワーク管理
個々にネットワークの統制をするのではなく、ある程度統合した枠組みでの統制が必要なのではないでしょうか。 - 全く新しいルーティングプロトコルの出現
BGPに代わる、全体でのトラフィックエンジニアリング、迅速な冗長切り替えが可能なルーティングプロトコルが必要ではないかと思います。
ある意味、MPLSがテクノロジ的に近いと思います。 - 品質管理が可能で且つ安価な伝送規格の出現
イーサネットにOAM(operation, administration, and maintenance)機能が具備されれば、保守や管理がきちんと可能になりより高品質なネットワークを構成することが出来るようになると思います。
高機能化するネットワークを本当に安価なままで実現できるのか、通信事業者の苦悩は続くのでした・・・。
実際、距離に依存しない料金体系や、IP電話やインターネットVPNなどなんでもインターネット上に乗せられる技術が発達したことから、エンドユーザ的に安価なのはどうやら事実のようである。
では、通信事業者から見たインターネットは果たしてどうなのか。
従来の専用線のような通信サービスと比較してみると、安価になっている面もあれば、逆に高価になっている面もあるであろうことが分かってくる。
【安価な部分】
- 設備コスト
イーサネットなどの世界的な統一規格のもとに出来ている汎用的な装置を使うので、コストは安価。
しかし、通信事業者向けの高性能高信頼性大型ルータはやっぱり高価。（といっても、昔の専用線設備ほどではない） - 伝送路利用効率
時分割多重ではなくパケット多重なので、バックボーン部分の伝送路の利用効率は向上。
しかし、品質への厳しい要求から過剰なまでの余裕を持たざるを得ず、やっぱり高価。
- オペレーションコスト
汎用的な装置は管理が貧弱。壊れた部位もはっきり分からないし、通信状態をきちんとモニタする仕組みが無いので、何かあったときのトラブルシューティングが大変。SONET/SDHには伝送路エラーをモニタする機能がある。また、回線のつながりを管理する仕組みが備わっており、障害範囲や原因を突き止めるためのネタが多い。
- 無駄な伝送距離
ISP同士の力関係上、相互接続点は東京・大阪に限られる。全国的な大きなISPから見れば、ほとんどのトラフィックの発生源は東京である。このトラフィックを他社に渡すのに、自社のバックボーンコストを使うと損だから、どうしても東京で接続しよう、ということになる。
逆に、地方のISPも対東京のトラフィックが多いことと、ISPが集中していて効率が良い東京へ接続しに来る。何本も細い回線を利用するより太い東京までの回線にまとめた方がコストが下がるので、地方の中で接続するメリットが見出せない。
結果的に、地方の中で閉じるトラフィックも東京を経由する場合が多い。
ビジネスに起因するこの事実が、東京へのトラフィックの過剰な集中を招き、結果として全体としてのコストを押し上げるとともに、インターネットの崩壊を危惧させている。
【大手ISPの立場】（想像）
お互いの大需要地で接続しないと、自社のバックボーンを無駄に使うことになるのでお互いに損。
地方で接続したとしても、地方の分だけの経路を切り出して交換するオペレーションは面倒で、回線コストも余計にかかる。
結果的に、東京での接続に集約することになってしまう。
ただ、Yahoo!BB はそうも言っていられなくなってきた様子で BBIX という地域分散IXの名を借りたトラフィックのはけ口を作った。（が、ちゃっかりおカネを取るのでユーザのISPにとってメリットが出るかどうかは微妙なところ）【地域（の中〜大規模）ISPの苦悩】
効率よくピアリングを進めようと思えば、ISPの集中している東京のIXに接続せざるを得ない。
地域内のトラフィックは限られているので、地域内で接続するだけのコスト的なメリットが出ない。（足回り回線が数10Mbps〜100Mb/sと高速化している現状において、たとえトラフィックが少なくてもある程度の太さの回線を準備しておかなければスループットが確保できない。）
また、長距離の回線料金が低廉になってきて、相対的に近距離（アクセス回線を必要とする）の回線料金が高くなってきている。
結果的に、東京での接続に集約することになってしまう。
- このままではインターネットは崩壊しかねない
IIJの鈴木社長に日経BPがインタビューしたもの。
技術的な問題に対する指摘は的確。ただ、ビジネスに対しても技術的な視点に偏っているような気がする。
全体的に、今になって泣きを入れているというのが率直な印象。
これだけ高価になるファクターが多いのに、なぜエンドユーザ的には安価になっているのか？
- 技術革新
やはり、技術革新により大容量伝送が安価に可能になってきたという面は大きい。ただ、これにはインターネットの普及による通信需要の増が寄与していることは否めない。
- NTTの呪縛からの脱却
その昔は「NTT仕様」というのが日本の業界標準であった。装置メーカー的には、世界的に見てマーケットが小さいのみならず、NTTの規格利用ライセンス料の負担も有ったようで、結果的に装置が非常に高価になっていた。 - 競争範囲の拡大
電電公社がNTTになり、民間も通信事業に参入してきたが、大きな資本を必要とする通信事業の業界常識は変わらなかった。
しかし、インターネットの時代になると全く新しい発想の業者が次々と現れ、そのような会社との競争が生まれた。また、それに伴いユーザからの値下げ要求も強くなってきた。
【結論（言いたいこと）】
- （極論ですが）インターネットだから安価なのではない。
技術革新など、その他の要素によって通信が安価になってきた面が大きい。 - 実は、インターネットは非常に非効率で脆弱なネットワークだ。
無駄な伝送距離を省けば、もっと効率的で頑強なネットワークになるはずだ。
- ビジネスと効率は相反する命題だ。
ビジネスとしての視点がトータルで見た効率を落としている。
（これは通信に限らず何でも同じかも）