固定IPアドレスとは ― 2つの意味とメリット

固定IPアドレスとは、接続し直しても変わらず、いつも同じ値が割り当てられるIPアドレスです。家の中の機器のプライベートIPアドレスを固定する場合と、プロバイダから固定のグローバルIPアドレスを受け取る場合の2つがあります。

反対に、接続のたびにDHCPで空いている値が配られるアドレスを、動的IPアドレスと呼びます。プリンタやNAS（ネットワーク接続のストレージ）のように、ほかの機器からアドレスで指定される機器は、アドレスが変わると使えなくなります。どちらの意味の固定が必要かを分けて考えれば、設定する場所を間違えません。

「固定IP」という言葉は、どのアドレスを固定するかで2つの意味に分かれます。1つは、家や会社のLANの中で、機器のプライベートIPアドレスを固定することです。もう1つは、自宅ルータのインターネット側のグローバルIPアドレスを、プロバイダに固定してもらうことです。

①は自分で設定すれば無料でできますが、②はプロバイダとの契約が必要です。固定する方法は、次の3つに分かれます。

①を固定しても、インターネットの相手に見えるアドレスは変わりません。相手に見えるのは、自宅ルータがNATで書き換えた後のグローバルIPアドレスだからです。このアドレスの確かめ方は、グローバルIPアドレスの記事で説明しています。

家の中の機器は、ふつう自宅ルータのDHCPからアドレスを受け取ります。DHCPのアドレスには期限があるので、機器を長く止めていると、次は別の値になることがあります。PCやスマホなら、アドレスが変わっても問題ありません。

問題になるのは、ほかの機器からアドレスで指定される機器です。たとえば、プリンタやNASはPCにアドレスで登録します。家の中のサーバをポート開放で公開するときも、ルータに転送先をアドレスで登録します。こうした機器のアドレスが変わると、印刷できない、つながらないといった症状が出ます。

機器に手動で設定する

1つ目の方法は、DHCPを使わずに、機器の設定画面でアドレスを直接入力することです。このとき、DHCPが配っていた4つの値をすべて自分で入力します。たとえば、プリンタを 192.168.10.200 に固定するなら、次のようになります。

家庭では、自宅ルータがDNSサーバを兼ねていることがよくあるので、この例ではDNSサーバにもルータのアドレスを入れています。ゲートウェイを入れ忘れると、同じLANの中には届くのに、インターネットには接続できません。ゲートウェイの働きは、デフォルトゲートウェイの記事で説明しています。

DHCPで同じアドレスを予約する

2つ目の方法は、ルータのDHCPに「この機器にはいつもこの値を配る」と登録することです。この登録をDHCPの予約と呼びます。ルータの設定画面では、固定割り当てやアドレス予約という名前になっていることもあります。

予約では、機器はDHCPで受け取る設定のままです。DHCPサーバは、多くの場合MACアドレスで機器を見分け、登録した値を毎回配ります。DHCPの規格 RFC 2131 も、管理者が決めたアドレスをDHCPで渡す方式を定めています。図の①のNASは、この方法で 192.168.10.30 に固定しています。

スマホやPCには、Wi-Fiに接続するときに本来とは別のMACアドレスを使う機能があります。Appleの機器では、設定によってこのアドレスが2週間ごとに変わります。MACアドレスが変わると登録と一致しなくなるので、予約する機器ではこの機能の設定を確認してください。

手動で固定するアドレスは、DHCPが配る範囲の外から選ぶ

手動で入れたアドレスは、DHCPサーバの記録に載りません。DHCPが配る範囲の中の値を手動で使うと、DHCPが同じ値を別の機器に配ることがあります。同じアドレスの機器が2台になると、どちらか一方または両方の通信に支障が出ます。

たとえば、ルータのDHCPが 192.168.10.2〜192.168.10.199 を配る設定なら、手動で使うのは範囲の外の 192.168.10.200〜192.168.10.254 です。予約するアドレスを範囲の中に置くか外に置くかは、ルータの機種によって異なります。

今のアドレスが固定か自動かを確かめる

Windowsでは、コマンドプロンプトで ipconfig /all を実行します。「DHCP 有効」の行が「はい」なら、DHCPで受け取っています。Macでは、システム設定のネットワークの詳細で、IPv4の構成が「DHCPサーバを使用」か「手入力」かを見ます。ipconfig などで自分のアドレスを見る方法は、netstat・ss・digの記事にまとめています。

家庭向けの多くの契約では、自宅ルータのグローバルIPアドレスは動的で、プロバイダが接続のたびに空いているアドレスを配ります。そのため、ルータを再起動したり接続し直したりすると、アドレスが変わることがあります。

固定IPサービスは、契約者のルータにいつも同じグローバルIPアドレスを配る契約です。ふつうの接続とは別に、追加で申し込む形が多いです。

PPPoEでは、認証の後に決まったアドレスを渡す

PPPoEの接続では、ルータがIDとパスワードで認証を受けたあと、プロバイダがルータにIPアドレスを渡します。この受け渡しは、PPPのIPCPという手順で行います。手順の内容は RFC 1332 で定められています。

固定IPの契約では、プロバイダがそのIDに決まったアドレスを毎回渡します。そのため、固定IP用のIDとパスワードを、ふつうの接続用とは別に受け取ることがあります。IPoEの回線でも、IPv4 over IPv6の仕組みを使って固定のIPv4アドレスを使えるサービスがあります。2つの接続方式の違いは、PPPoEとIPoEの記事で比べています。

複数の固定IPをまとめて受け取る契約

会社で複数のサーバを公開するときは、固定IPを8個や16個のまとまりで受け取る契約もあります。8個のまとまりは、プレフィックス長で言うと /29 です。たとえば、192.0.2.8/29 を受け取った場合の使い道は次のとおりです。

先頭のネットワークアドレスと末尾のブロードキャストアドレスは、機器には付けられません。多くの契約では、残る6個のうち1個をルータのLAN側に使うので、サーバなどに付けられるのは5個です。

ルータに使うアドレスの数え方は接続方式で違うことがあるので、契約の説明で確認してください。範囲の両端の求め方は、サブネットマスクの記事で説明しています。

自分の回線が固定かどうかを確かめる

グローバルIPアドレスが固定かどうかは、プロバイダとの契約内容で決まります。ルータを接続し直してアドレスが変われば、その回線は動的です。ただし、何度か変わらなかったとしても、固定とは限りません。動的なアドレスでも、同じ値がしばらく続くことがあるからです。

固定IPアドレスのメリットは、アドレスが変わらない前提で相手が設定できることです。デメリットは、固定する方法ごとに違います。

グローバルIPを固定するメリット

1つ目は、接続元のアドレスで許可を受けられることです。クラウドサービスや取引先のサーバでは、決まったアドレスからの接続だけを受け付ける設定ができます。会社の回線が固定なら、198.51.100.5 のように1つのアドレスを登録してもらうだけで済みます。

2つ目は、外の端末が同じアドレスで接続し続けられることです。社外から社内へVPNで接続するときは、接続先として会社のルータのアドレスを指定します。自前のWebサーバを公開するなら、DNSに登録したアドレスを書き換えずに済みます。VPNの仕組みは、VPNの記事で説明しています。

グローバルIPを固定するデメリット

まず、追加の費用がかかることが多いです。次に、アドレスがずっと同じなので、一度知られたアドレスは狙われ続けます。外部に開くポートは必要なものだけにし、機器のソフトウェアは常に更新しておく必要があります。外部からの通信を通す設定とその危険性は、ポート開放の記事で説明しています。

また、そのアドレスからの通信は、相手の記録に同じ送信元として残り続けます。動的なアドレスなら、時間がたつと同じ値が別の契約者に配られることがありますが、固定ではそのアドレスがいつも自分の契約に結び付きます。

家庭でWebや動画を見るだけなら、グローバルIPを固定する必要はありません。外から家の中に接続したいときも、次に説明するDDNSで足りる場合があります。

動的なアドレスのまま、外から名前で接続できるようにする仕組みがあります。アドレスが変わるたびに、DNSに登録した名前とアドレスの対応を書き換えるのです。この仕組みをDDNS（Dynamic DNS）と呼びます。ダイナミックDNSとも呼びます。

DDNSに対応したルータは、自分のアドレスが変わったことを検知して、DDNSのサービスに新しい値を知らせます。DNSの登録を外から書き換える手順は RFC 2136 で定められていますが、DDNSのサービスの多くは、それぞれ独自の方法で登録を受け付けます。

DDNSが変えるのは、名前とアドレスの対応だけです。アドレスそのものは変わるので、接続元のアドレスで許可を決める相手には使えません。DNSの答えはしばらくキャッシュに残るので、変わった直後は古いアドレスに接続することもあります。キャッシュが残る時間は、DNSのTTLという値で決まります。

ルータにグローバルIPv4アドレスがない回線では、DDNSに登録する値がありません。プロバイダの設備でNATを行う回線が、これにあたります。ポート開放もできないので、外から家の中へ接続したいなら固定IPの契約を検討します。