[新連載]インターネット技術妄想論 [第1回] 結局、IPv6ってどうなのよ?!

   このエントリをはてなブックマークに登録    2010/4/15-1
Software Design 5月号

Software Design 5月号から連載を開始しました。 インターネットの未来を妄想するという内容です。 基本的に毎回6ページ前後を予定しています。

個人的に「FREEって、日本でどこまで通用するのだろう?」という点も興味があったので、今回、技術評論社のかたにお願いしたところ、第一回のみ特別にということで許可を頂けたので公開しています。 ということで、Software Design 5月号よろしくお願い致します!

第二回以降は、いまのところは恐らく全文公開するのは難しいと思います。 念のため、あらかじめご了承下さい。

あ、そういえば余談ですが、風の噂によると「ギークハウスなう - ニートなphaのぶらぶら日記」というのも5月号から連載開始みたいです。


インターネット技術妄想論 [第1回] 結局、IPv6ってどうなのよ?!

こんにちは。「Geekなぺーじ(注1)」というサイトを運営している、ブロガーの「あきみち」と申します。このたび、「未来のインターネット」というお題での連載オファーをいただき、非常に面白そうなテーマだったので挑戦してみることにしました。

「インターネット」という言葉を見て連想するものは人によって違いますが、この連載では「網」としてのインターネットに着目し、網そのものがどう変化するかや、網を構成する技術として新しく登場するかも知れない新技術などを「マニアックになり過ぎない程度に噛み砕いて解りやすく解説する」ことを目指します。

5年後、10年後ってどれぐらい違うの?

当初、いただいたオファーは「2015〜2020年のインターネット」というものでした。5年後、10年後を考えるには、まず、5〜10年で世の中がどれぐらい変わったのかを振り返る必要があります。そうやって振り返ると、5年間では変化していく過程の雰囲気を多少感じつつも大きくは変わっていない気がします。一方、10年間ということになると非常に大きく変化したように思えてしまいます。

たとえば、10ギガイーサネットの規格承認は2003〜2006年頃です。10年前を考えると、国内初のADSLサービスが開始したのは1999年ですし、Yahoo!BBが開始したのは2001年です。10年前は、まだフレッツISDNやテレホーダイが多く残る時期であり、今とは大きく違う環境です。

このように、5年と10年では非常に大きな違いがありそうだと感じています。しかし、5年や10年ぐらいで変化が発生しそうな技術ばかりというわけでもないので、回によって注目する「未来」の範囲が多少変わってしまいそうという結論に達しました。そのため、本連載では「近未来のインターネット」という感じで「近未来」の範囲を多少ぼかすことにしました。非常に近い未来の話が中心の回と、遠い未来が中心の回で大きくイメージが異なる連載になると思います。

第1回はIPv6についてです

第1回ということもあり、今回の話題は、既に見えている現象を元にした来年〜5年後ぐらいの近い将来に関してです。IPv4アドレス枯渇とIPv6という話を聞いて「またかよ」と思われる方も多い気がしますが、まずは第1回ということもあり、ある程度予想がしやすい内容から始めたいと思います。

10年前には半信半疑の人が多かったIPv4アドレス枯渇が、急速に現実味を帯びてきました。この原稿を執筆している時点で、IPv4アドレスの残りは既に8%台となり、枯渇までのカウントダウンが開始されたと言えます。

現時点では、IPv4アドレス枯渇は2011年後半ではないかと推測されています(ここでの「枯渇」とはIANAプール枯渇(注2)を指しています)。

このIPv4アドレス枯渇問題とIPv6への移行によって、インターネット自体の構造が、今後数年で大きく変化していくことが推測されます。この変化は、2015〜2020年のインターネットを予測するうえで避けられない要素です。

今年/来年は、インターネットが一つから二つになり始める時期

現時点で「インターネット」という言葉が示す物は、巨大な一つのIPv4網ですが、IPv4とIPv6は直接的な互換性がないので、おそらく今後はIPv4とIPv6の「二つのインターネット」が共存する世界が訪れます。

広く一般に知られているインターネットは「ひとつ」です。そして、その「ひとつ」とはIPv4によるインターネットです。インターネットは戦時中の物資が少ない状況でも通信網が維持できることを想定して設計されています。そのため、専用機器だけではなく、ありあわせの機器を繋ぎ合わせて通信が実現できることが重要な要素でした。また、電話のような回線交換方式ではなく、パケット交換方式を採用してさまざまな種類の通信を同時に行えることも設計の柱でした。

当初の設計が非常に柔軟であり、仕様も公開されたため、インターネットはさまざまな企業が提供するさまざまな機器を繋ぎ合わせて、世界中に張り巡らされた巨大な通信網を実現しました。このように作られた今のインターネットは「何でも通せる魔法の土管」のような存在です。さまざまな種類のデータを運べるインターネットは、メールを運び、Web経由で情報を発信し、さまざまな機器の制御に使われます。

このように「何でもできるインターネット」の通信はIP(Internet Protocol)という通信方式によって実現しています。IPがインターネットの「要(かなめ)」と言っても過言ではないと思います。いろいろなものがいろいろなものと相互に接続できるのは、皆がIP共通のプロトコルで結ばれているからです。

インターネットをレイヤー分けして考えると、たとえば図1のように表現できますが、IPを表す第3層(ネットワーク層)だけプロトコルが単一で、それ以外はすべて複数のプロトコルが存在しています。 IPの部分だけが単一になった砂時計のような形です。


図1 インターネットをレイヤーで分けてみる

しかし、今までは単一であることが前提であった「IP」が、IPv6によって、一つから二つへと変わろうとしています。このとき、砂時計は図2のような形に変化します。 これは、実は非常に根本的であり、大きな変化です。


図2 IPv4とIPv6が共存した場合

と、多少大げさに書きましたが、実は現時点でもIPv4とIPv6両方のインターネットがある状態です。ただ、2011年3月時点では、IPv6インターネットはIPv4インターネットの数パーセント程度の規模しかありません。しかし、IPv6インターネットの大きさは急激に大きくなってきています。図3は、BGPでIPv6の経路を広告しているAS(AutonomousSystem)数をプロットしたものです。


図3 IPv6のASは急増している (CIDR Reportより)

このように、IPv6インターネットは、今まさに成長している過程です。

近い未来のIPv6普及率

今から5年後、2015年のインターネットでIPv4が激減して、ほとんどがIPv6になっているということはなさそうです。2015年頃は、恐らくIPv6が認知され、その後普及し始めている頃だと思われます。総務省の資料では2015年には日本国内の1,550万〜1,940万世帯がIPv6対応していると推測されています(注3)。

個人的な推測としては、2010年後半ぐらいからさまざまな書籍が登場するなどして「IPv6」が話題になりはじめ、来年(2011年)4月以降に多くの国内ISPが一般ユーザへのIPv6対応サービスを開始すると考えています(注4)。

日本国内で早くからIPv6をユーザに提供しているISPとしてOCNが有名ですが、BIGLOBEも2010年度中にすべてのサービスをIPv6化すると発表しています。

また、Yahoo!BBが2010年4月より、6RDによるIPv6提供を開始すると発表しているので、本誌発売時には既にYahoo!BBユーザの一部がIPv6を使い始めていると思われます。さらに、国内のいくつかのCATV事業者は、今年中にDOCSIS3.0を活用したユーザへのIPv6サービスを開始するものと思われます。

日本以外の多くの国も、来年ぐらいまでにIPv6の話題が増えて行くと思われます。アメリカ最大級のユーザを抱えるComcastがIPv6トライアルを開始しましたし、GoogleやYouTubeなどの大手WebサイトもIPv6化し始めています。Facebookは今年中旬にIPv6対応を開始するようですし、eBayも今年中にIPv6化するようです。

さまざまな組織の発表を見ていると、2010年もしくは2011年は、ある意味IPv6元年になりそうです。と書いたところで「じゃあ10年後はIPv4が消えてIPv6だけになってるの?」というと、そうはなってなさそうだと考えています。

プライベートIPv4アドレスなどで運用されている社内ネットワークや、外部とのP2P的な通信がとくに必要なく今後規模拡大の予定もないイントラネットでは、IPv4が使われ続けそうです。また、セキュリティをおもな理由としてNATやv4v6トランスレータを使いたいという要望も非常に多いというのが現時点での現実です。

「IPv6ってユーザが求めてないから普及しないよ!」

「IPv6はユーザメリットがあるわけではないから普及しない」という意見を散見しますが、現時点におけるIPv6への流れは、ある意味ユーザニーズとは直接関係ないところで進行しています。「メリットがあるからIPv6へと移行する」というよりも、「IPv4アドレスが枯渇してしまうのでインターネットインフラ事業者は移行せざるを得ない」という状況に近そうです。

インフラ側が提供するサービスを調整することで、時間をかけてユーザを誘導可能であることは携帯電話(たとえばmovaからFOMAへの移行など)などを見ていれば何となく想像可能かもしれません。

インフラ側のニーズによってユーザ側が誘導されていくであろうと思えるサービスとして、たとえば、NGN(注5)というものがありますが、昔は「NGNってユーザに必要なの?」「普及するの?」程度にしか著者は思っていませんでした。

しかし、NTTには今の交換機網をNGN化する強いモチベーションがあります。今後保守コストが上昇することが予想される交換機から汎用的なIP製品への切り替えです。この強いモチベーションを背景として、今の電話網は時間をかけて確実にNGN化されるだろうと著者は推測しています。

今、フレッツを申し込もうとするとフレッツ光ネクスト(NTT-NGN)が標準になっており、かなりしつこく要求しないと非NGNのBフレッツは申し込めません。このように、インフラ提供者側のモチベーションに応じて、恐らく日本国内でNTT-NGNは確実にユーザ数を増やして行くと思われます。

IPv6も同様で、インターネットインフラ業界では既に世界レベルでIPv6化が進んでいます。インターネットインフラ側としてIPv6へと移行しなければならない明確な理由があり、恐らくユーザもIPv6へと自動的に移行へと誘導されていくのだろうと推測しています。

そして、多くのユーザは、IPv4からIPv6への切り替わりに気がつかずに、インターネットを使い続けるのだろうと思います。移行中の時期には、「二つのインターネット」が併存したデュアルスタック状態であることによる弊害や障害がいろいろ発生するとは推測されますが、どちらにせよ、いつの間にかIPv6を使っているというユーザが徐々に増えるような気がしています。

インターネットインフラ側がIPv6を推進しなければならない理由の一つとして、IPv4の運用コストがIPv4アドレス枯渇ととともに今後増大する可能性が挙げられます。まず、IPv4アドレスが枯渇したときに、IPv4を使い続けるために必要になりそうなのが大規模NATであるLSN(注6)です。このLSNは、通常の家庭用NAT機器とは異なり、さまざまな機能や規模性が求められるため、現時点では、高価になるだろうと推測されています(注7)。

そして、全ユーザに対してLSNによるサービスを提供するには、それなりの台数が必要となります。 ISPとしては、高価な機器を大量に購入しなければならないのは大きな負担なので、購入台数を最小限に留めつつ、LSN購入時期を可能な限り後ろにずらしたいのだろうと思います。

現在販売されているネットワーク構築用のルータ(家庭用SOHOルータを除く)やスイッチの多くは、既にIPv6対応されているため、IPv6ネットワークは複雑な機器を購入しなくても可能です。そのため、IPv4アドレスが枯渇した後の2012年以降は、IPv6ネットワークを構築するほうがIPv4ネットワークを構築するよりも安価になる可能性が高くなります。

機器の値段だけではなく、恐らく今から3年後ぐらいから、管理コストの面でもIPv4のほうが高くなっていくことが予想されます。LSNはネットワークに対して複雑度を上昇させる行為でもあるため、障害対応によって発生する管理コストも今より増大することが推測されるためです。

その他、IPv4アドレスが枯渇して、IPv4アドレスそのものが「貴重な資源」となってしまうことによって「価値」が産まれてしまうことによる「コスト増大」も予想されますが、その話をすると長くなってしまうので、ここでは割愛します(注8)。

ここでは詳細な解説は割愛しますが、LSNも2015〜2020年のインターネットを推測するうえで重要な要素の一つです。

ISPレベルでNATを行ってしまうと、IPv4ではP2Pによる通信が今よりも困難になります。そのため、「P2PはIPv6で」という形になっている可能性もあります。有名なP2PソフトであるBitTorrentは、早くからIPv6対応しており、観測地点によっては現時点でのIPv6トラフィックの多くがBitTorrentトラフィックとなっています。

ユーザから見ると変化は特にないかも

さて、IPv6への移行は2015年頃のインターネットユーザのネット利用をどのように変えるのでしょうか?著者は「IPv6そのものは、ユーザのエクスペリエンスをとくに変えない」と考えています(ただし、移行初期のIPv6到達性などの不具合を除く)。

現時点では、各家庭からのインターネット接続はIPv4インターネットに対してのみです。IPv6への移行が開始されて、「二つのインターネット」という状態になると、一般家庭は図4のようにIPv4インターネットと接続すると同時に、IPv6インターネットとも接続する形態に変化すると思われます。


図4 IPv4とIPv6を同時に使用する

とはいえ、一般家庭への物理的な配線だけを考えれば、結局は一つの回線の中にIPv4とIPv6の両方のパケットが流れるだけであり、物理的にはまったく同じ通信路やトポロジになる部分も多いと思われます。

また、ネットワークの向こう側に存在するWebサーバなどの各種サーバは、IPv4とIPv6両方で接続できるようにポートを開くと思われるので、まったく異なる二つのインターネットができるというよりは、「非常に近いし、実体は同じ要素が混在している二つのインターネットが存在する」という形になるのではないでしょうか。

ということで、「インターネットが二つに分離する」というのは、ちょっと言い過ぎな部分もありますが、要として一つだったものが二つに増えるというインパクトは小さくはありません。

今までは、インターネットを構成しているプロトコルとしての「IP」はIPv4一つであることを前提としていたものはいろいろあるので、それが二つに増えるというのはいろいろとややこしい話がありそうです。

そして、デュアルスタック環境という名の「二つのインターネット」が広く一般に普及したときに、どのような問題が発生するのか、もしくは何事もなかったように気付かれずにIPv6へと移行していくのかは、今のところはまだ誰も知りません。中途半端なデュアルスタック化が多い時期には、DNSによる名前解決やTCP接続確立が遅くなるなどのトラブルは増えそうです。

ソフトウェアのIPv6化に伴うバグも発生しそうです。ユーザから見て、移行時の不具合やトラブルが目立ってしまって、「IPv6は面倒なだけ」という印象が強くなる可能性も否めません。

3つに集約される?日本のIPv6インターネット

さて、次は日本国内限定の話ですが、国内IPv6インターネットは次の3社が非常に大きな役割を果たすようになるだろうと、著者は「妄想」しています。具体的には、日本のIPv6インターネットが3ヵ所に集約されることになっていきそうです。

  • BBIX(株)
  • 日本インターネットエクスチェンジ(株)
  • インターネットマルチフィード(株)

「なんだ。IXにISPが集まるのは当たり前だろ」と思うかも知れませんが、話はもう少し複雑です。IPv6インターネットというコンテキストにおいては、上記3社はIXではありますが、IXではありません。実はNTT-NGNが大きな要素なのです。

NTTは、交換機による電話サービスがコストや資材調達の面で継続困難になってきたため、IPベースでの電話サービスへとシフトしています。NTTNGNは、非常に乱暴に言ってしまえば交換機からIPへのシフトです。このNTT-NGNはIPv6で構築されていますが、NTTは直接ISP業を行ってはならないため、NTT-NGNは巨大なIPv6プライベート空間となっています。

NTT-NGN内のサービスは、IPv6で運用されますが、運用されるのはIP電話だけではありません。NTT-NGN網内ではさまざまなWebサービスも提供される予定です。そのため、一般家庭のPCもNTTNGN網に接続されることが想定されています。

こうなると問題なのが、一般ISPのIPv6アドレスがNTT-NGN網接続ユーザにどうやって配られるかです。インターフェースに一つしか付けられないIPv4とは異なり、IPv6アドレスは一つのインターフェースに複数設定可能です。そのため、何も考えないとNTT-NGN網内では、ISPによるIPv6アドレスとNTT-NGNによるIPv6アドレスの両方がついてしまいます。

しかし、そうなってしまうと、閉域網であるNTT-NGN側の「外に出られないIPv6アドレス」で通信を行うとしたときに不具合が発生してしまいます。世に言う「NTT-NGNのIPv6マルチプレフィックス問題」です(IPv6には一般的に「マルチプレフィックス問題」がありますが、これはNTT-NGNにて発生する可能性があった「NTT-NGNのIPv6マルチプレフィックス問題」です)。

この問題に関しては、NTTと日本国内ISP各社が1年以上話し合いを行って、二つの案に落ち着きました。一つがIPv6のNATを行うアダプタを用意する案(通称「案2」)で、もう一つが上記3社のIPv6アドレス傘下に他のISPが入ってIPv6アドレスを集約する(通称「案4」)というものです。

当初は「案1」「案2」「案3」があったのですが、さまざまな議論を経て「案4」というものが登場した経緯があります(ここでは詳細を割愛します)。

BBIX(株)、日本インターネットエクスチェンジ(株)、インターネットマルチフィード(株)の3社は、「案4」の接続事業者3社です(注9)。それぞれソフトバンク系、KDDI系、NTT系の代表3社ですが、日本国内のISPが平等にNTT-NGN経由でのIPv6接続性を得る形を実現する落としどころとして、技術的にはIX事業と切り離した形で「案4」代強事業を行うということになりそうです。

「サービス」としてのNTT-NGNがどこまで普及するのかは良くわかりませんが、少なくとも一般家庭への「回線」としてのNTT-NGNは今後時間をかけて徐々に増えて行くと推測されるので、自然と日本国内のIPv6網も「案4」の3社を経由するカタチへと変化していくことが予想されます。

このような特殊要因もあり、2020年頃にはIPv4とIPv6の双方の「インターネット」は、まったく同じトポロジで「双子のインターネット」が存在するわけではなく、「カタチ」としても多少差異がある「二つのインターネット」へと変化しているかも知れません。

なお、「案2」に関してどれだけのISPが利用するかに関しては、今のところ良くわかりません。もしかしたら、多くが「案4」ではなく「案2」を採用する可能性もあるとは思います。実際の情勢は2011年4月に、ISP各社がNTT-NGN経由のIPv6を実際に提供するまでは不明かもしれません。逆に言うと、2011年4月になれば日本のIPv6インターネットの形がどうなるかの予想がつきやすくなるとも言えそうです。

でも完璧な予測は不可能ですから!

と、このように第一回は軽めに「2015年は徐々にIPv6が普及し始めてる時期だよ!」「日本国内ではIPv4網とIPv6網はカタチが変わってるかもね!」というテーマにしてみました。

著者は、正確な未来予測は不可能だと考えているので、基本的にこの連載で記述する内容は「妄想」の類いです。著者がなぜ「そのように未来予想をするのか」の根拠は、可能な限り述べて行く予定ですが、本当にここで記述した方向性へと向かって行くかどうかは、ハッキリ言ってわかりません。

しかし、未来について妄想することは非常に楽しいことであることは確かなので、できるだけ「楽しんで」書いていきたいと考えています。1ヶ月後の自分の連載内容すら明確にわからない人物が、未来のインターネットに関して語るというのは、おこがましい気もしないではありませんが、そこら辺は愛嬌としてご容赦願えれば幸いです。

今後とも、よろしくお願い致します!

注1) http://www.geekpage.jp/
注2) potaroo予測(http://www.potaroo.net/tools/ipv4/)を参照のこと。
注3) 総務省によるIPv6によるインターネットの利用高度化に関する研究会取りまとめ(案/2010年1月)、http://www.soumu.go.jp/main_content/000051512.pdf
注4) 再来年4月というのは、NTT-NGNによるIPv6マルチプレフィックス問題との関連です。詳細はここでは割愛します。
注5) Next Generation Network、電話、インターネット、放送などのサービスを融合した次世代電話網のことです。
注6) Large Scale NAT、元々はCarrier Grade NATと呼ばれており、ISP同士の接続点付近でNATを行うしくみです。
注7) Geekなぺーじ:キャリアグレードNATと家庭用NATの違い http://www.geekpage.jp/blog/?id=2008/7/10/1
注8)興味がある方は「IPv4アドレス売買」とIPv6への移行(http://www.geekpage.jp/blog/?id=2010/2/10/1)を参照してください。
注9) IPv6インターネット接続機能(ネイティブ方式)に係る接続事業者様の選定結果について(http://www.ntt-east.co.jp/infost/mutial/ngn/IPv6sentei091204.pdf

参考

notice

この記事は「Software Design 5月号」に掲載されます。

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