IPv6導入：神話と現実

インターネットと世界中のデータネットワークは、根本的な変革期を迎えています。IPv4プロトコルは徐々に廃止されつつあり、その弟分であるIPv6が徐々に採用されつつあります。実際、IPv6はもはやそれほど若いものではなく、人間で言えば法的に「成人」と言えるでしょう。しかしながら、その採用ペースは非常に遅く、IPv6には効率的に克服するには大きすぎる課題があり、少なくとも当面の間は移行が困難になるのではないかと多くの人が懸念しています。

このような懸念には根拠がないわけではない。IPv6プロトコルは1995年に初めて公式に発表された。それから17年後の2012年6月6日、 IPv6ローンチデー インターネット協会によって、インターネットのIPv6への移行開始を正式に開始することを目的とした日。しかし、10年以上経った現在、この記事執筆時点でのIPv6の普及率は40%弱にとどまっている。 Googleが計測した IPv6を使用してサービスにアクセスするユーザーの割合に基づいています。

こうした経緯を踏まえると、IPv6の導入は、努力に見合わないため克服できない、あるいは克服すべきではない問題に悩まされていると考える人、あるいはそう主張する人が少なくない。IPv6を採用しない理由としてよく挙げられる、いくつかの暗黙の障害が存在する。例えば、IPv6はIPv4よりも速度が遅く、セキュリティが低く、導入コストがはるかに高いという主張などが挙げられる。

これらをはじめとする「課題」は、実際には誤解であり、IPv6の普及を不当に阻害し、その進展を妨げてきました。この記事では、こうした誤解の中でも特に頻繁に挙げられるものを詳しく検証し、一見もっともらしく見える誤解に惑わされないように解説します。 

IPv6導入における主要な概念の概要

以下の表は、この記事で解説する主要な概念をまとめたものです。

ご用件	詳細説明
IPv6導入の現状	IPv6は世界中で着実に普及率を高めており、特にヨーロッパやインド亜大陸の一部の国では高い普及率を示し、北米、ブラジル、オーストラリアではやや低いものの、依然として重要な普及率となっている。
誤解：IPv6は成熟したプロトコルではない	IPv6プロトコルは、1995年に公開されたRFCで最初に記述され、その後1998年に公式標準として正式に制定された。
誤解：IPv6はIPv4よりも遅い	IPv6はIPv4よりもヘッダーサイズが大きいため、オーバーヘッドが大きく、処理に多くのCPUリソースが必要になると考える人もいるかもしれません。しかし、ヘッダーサイズが大きいにもかかわらず、IPv4よりも処理速度が遅いわけではありません。
誤解：IPv6はIPv4よりも安全性が低い	NATの欠如、アドレス空間の大幅な増加、そしてセキュリティ機能の未発達といった理由から、IPv6は比較的安全性が低いと誤解する人もいる。しかし実際には、IPv6は少なくともIPv4と同等の安全性を持ち、多くの場合、より容易に安全に導入できると考えられている。
誤解：IPv6はより複雑で、従業員の大規模な再教育が必要となる。	IPv6は、IPv4に慣れている人にとっては複雑で、やや馴染みのないものに見えるかもしれないが、実際には、IPv4と同じくらい、あるいはそれ以上に扱いやすい。
誤解：IPv6の導入には非常にコストがかかる	現在流通しているネットワーク機器はほぼ全てIPv6に対応しており、IPv4の代わりにIPv6を導入しても、導入コストはほとんど増加しません。

IPv6導入の現状

IPv6の普及が非常に遅いペースで進んでいることは疑いの余地がありません。公式発表から25年以上が経過し、 世界的な普及率はまだ40%を超えていない。通信技術の進歩は、特に過去10年間で驚異的なスピードで進んできた。それに比べると、IPv6の普及には途方もない時間がかかっている。

多くの人が先進国と考える国々でも、IPv6の普及率は依然として比較的低いことに驚かれるかもしれません。日本は47%、米国は46%、フィンランドと英国は45%、ブラジルは44%、カナダは34%、オーストラリアは31%となっています。IPv6の導入が最も進んでいるのは、サウジアラビアとギリシャが61%、ドイツが65%、インドがほぼ68%、そしてフランスが74%以上でトップです。より最新の統計については、以下をご覧ください。 GoogleのIPv6導入状況（国別）.

しかし、なぜIPv6の普及はこれほど遅いのでしょうか？その本当の理由は記事の最後でお伝えします。まずは、普及が遅れている理由としてよく挙げられる、よくある誤解をいくつか見ていきましょう。

IPv6導入における課題に関する誤解

IPv6の普及が遅い理由としてよく挙げられる誤った理由には、以下のようなものがある。

• IPv6はまだ成熟したプロトコルではなく、修正が必要なバグがいくつか残っている。
• IPv6は本質的にIPv4よりも遅い。
• IPv6はIPv4よりもセキュリティが低い。
• IPv6はより複雑であり、使用するには技術スタッフの大規模な再教育が必要となる。
• IPv6の導入には非常にコストがかかる。

以下のセクションでは、これらの見解それぞれの根拠を説明し、反論していきます。

誤解：IPv6は成熟したプロトコルではない

プロトコルの成熟度を年数で測るならば、この誤謬は既に否定されている。IPv6は公式には RFC 1883 1995年12月。つまり、IPv6は人間の基準で言えば、一人前の「大人」になったと言えるだろう。

もちろん、プロトコルが成熟しているかどうかは、単に歴史が長いだけでは保証されません。厳格なテストを複数段階にわたって実施し、幾度にもわたる修正と改良を重ねる必要があります。また、その安定性と成熟度を証明するために、大規模なネットワーク上で数年間にわたりテストベッドとして運用されていることも不可欠です。

もちろん、IPv6はすでに広範なテストと改良を経てきました。IPv6は、インターネット、特にTCP/IPプロトコルスイートの標準を定義および承認する標準化団体であるインターネット技術タスクフォース（IETF）が定めた、公式に規定されたすべての開発段階を経ています。 数百もの規格文書 これらは、プロトコルを定義し、改良するために作成されたものです。

以下の図は、IPv6の標準化の過程を示しており、主要な出来事と日付が示されています。

2017年7月、それまでのすべてのRFCは、 RFC 8200これにより、IPv6はIETFプロトコルの最高成熟度レベルである「インターネット標準」に昇格した。

IPv6はIETFによって承認されただけでなく、実稼働ネットワークや大規模ネットワークサービスプロバイダーで広く利用されています。IPv6ローンチデーを覚えていますか？その日、Facebook、Google、Yahoo、Akamai Technologies、Limelight Networksは、ネットワークサービスでIPv6を恒久的に有効化することで先陣を切りました。YouTube、BBC、Vonage、Ciscoなど、インターネット上で最もアクセス数の多いサイトを含む400社以上の企業がこれに続きました。それ以来、IPv6はこれらのネットワークで継続的に運用されており、10年以上にわたり、これほど広範囲かつ高負荷な利用によって顕在化した可能性のある問題を特定し、解決する機会が与えられてきました。 

IPv6は、標準化の観点からも、経験的な観点からも、紛れもなく成熟したプロトコルである。

誤解：IPv6はIPv4よりも遅い

IPv6がIPv4より遅いという誤解は、主にIPv6がIPv4の32ビットアドレスに対して128ビットのアドレスを使用しているという事実から生じています。つまり、IPv6のヘッダーはIPv4のヘッダーよりもはるかに大きいということです。この違いを視覚的に理解するために、2つのヘッダーの比較を見てみましょう。

この図は、IPv6がIPv4よりも遅いと考える人がいる主な理由を2つ示唆している。

まず一つ目は、ネットワークのオーバーヘッドです。一般的なIPv6ヘッダーは40バイトですが、標準的なIPv4ヘッダーは20バイトです。つまり、IPv6で送信されるパケットには、IPv4に比べて20バイト余分なデータが含まれることになります。たった20バイトは些細なことのように思えるかもしれませんが、これがすべてのパケットに追加されることを考えると、かなりのオーバーヘッドになります。さらに、IPv6では1つ以上の拡張ヘッダーが追加される場合があり、その結果、ヘッダーがさらに大きくなり、オーバーヘッドも増大します。

2つ目は、IPv6ホストおよびネットワーク機器のCPUリソースに関するものです。IPv6アドレスはIPv4アドレスよりも大きいため、IPv6パケットのデカプセル化、処理、およびカプセル化には、IPv4パケットよりも多くのCPUサイクルが必要になります。さらに、拡張ヘッダーを考慮に入れると、CPUリソースへの負荷はさらに大きくなります。

こうした懸念は理解できますし、確かに一理あります。しかし、ヘッダーの20バイトの増加は、インターネットのコア部分からアクセス部分に至るまで、ネットワークのあらゆる部分で継続的に増加するネットワーク容量と帯域幅によってすぐに相殺されることを覚えておいてください。

CPUの処理能力についても同様である。 ムーアの法則 CPUリソースが継続的に大幅に増加しており、今後も時間とともに増加し続けるため、アドレスやヘッダーサイズの拡大によって生じるあらゆる不利益が迅速に最小限に抑えられることを説明する。

さて、ここまで述べてきたことを踏まえて、厳密に言えば、IPv6はIPv4よりもヘッダーのオーバーヘッドが大きいのでしょうか？答えはイエスです。より大きなアドレス空間を表現するには、より多くのビットが必要になるという事実は避けられません。他の要素をすべて無視してヘッダーサイズだけを比較すると、この点ではIPv4が優位に立っています。 

しかし、他にも多くの要因が影響しており、その一つが、実際の運用ネットワークでこれらのプロトコルを使用し、そのパフォーマンスをベンチマークした際の経験です。IPv6の速度に関するいくつかの測定結果を見てみましょう。 

• Sucuri 数年前にこれらの2つのプロトコルについていくつかのテストを実施しました。 そして、両者のパフォーマンスに測定可能な差はないと結論付けた。
• ほぼ同時に、 Facebookは広範なテストを実施した。 ネイティブIPv6ネットワーク上での調査では、IPv6はIPv4と比較してユーザーへのアクセス速度が10～15%向上するという結論に至った。
• Akamaiは異なるアプローチを採用した そして、同じモバイルネットワークに接続された同じiPhone上で単一のURLをテストしたところ、IPv6の読み込み時間はIPv4よりも平均で5%速いことがわかりました。

実際には、速度に影響を与える変数は多数存在するため、厳密に管理された実験を行わない限り、パフォーマンスを比較することは困難です。多くの専門家は、速度テストでIPv6がIPv4を上回ることがあるのは、IPv6ではNATの使用が不要になったためだと考えています。NAT自体が通信に遅延をもたらすからです。また、ルーティングメカニズムが簡素化されたことでIPv6のルーティング検索が高速化されているという意見や、IPv6ルーターの数が少ないため、IPv6宛先に到達するまでのホップ数が少なくなったという意見もあります。しかし、これらは単なる推測であり、確固たる結論を出すには、より厳密な実験が必要です。

以上のことから、IPv4とIPv6のパフォーマンスに体感できるほどの違いはないと言えるでしょう。過去に違いがあったとしても、技術の飛躍的な進歩によってすぐに無視できるレベルにまで縮小しました。実際、場合によってはIPv6の方が高速になる可能性さえあります。

誤解：IPv6はIPv4よりも安全性が低い

セキュリティ上の懸念は常に最優先事項であるため、 IPv6のセキュリティを検証する これは、このプロトコルを採用する上で重要な要素です。IPv6のセキュリティに関して多少の不安はありますが、これは多くの場合、IPv6が比較的新しい技術であることに起因しています。 

IPv6はIPv4と同じセキュリティメカニズムであるIPsecを使用します。IPsecはIP通信を保護するための主要な方法として開発されました。IPv4では、IPsecはIPv4の上に機能する追加のメカニズムとして実装されていますが、IPv6ではIPsecが拡張ヘッダーに統合されているため、より洗練された実装が可能になっています。ただし、当社の IPv6セキュリティ この記事によると、IPv4とIPv6は、使用されているセキュリティメカニズムが同じであるため、あらゆる点で同じレベルのセキュリティを備えています。

さて、そうは言っても、IPv6の導入に関して指摘しておかなければならないセキュリティ上の領域が1つあります。 移行メカニズム IPv4とIPv6が共存するデュアルスタック構成を可能にするために使用される移行メカニズムは、セキュリティリスクとなる可能性があります。ただし、これはIPv6が本質的に安全でないという意味ではなく、移行メカニズムによってネットワークの攻撃対象領域が拡大する可能性があるということです。そのため、デュアルスタック環境が安全に実装されるよう注意を払う必要があります。正しく実装されれば、これらの環境はIPv4またはIPv6のいずれかを単独で実行する場合と同程度に安全です。

これらの特定の脅威に対処するための優れたリソースは、最近公開されたNSAの文書で、 IPv6セキュリティガイダンス.

IPv6はIPv4と同等のセキュリティレベルを誇ります。なぜなら、どちらもセキュリティ対策として、徹底的にテストされた同じIPsecスイートを使用しているからです。確立されたベストプラクティスに従って実装されたデュアルスタック構成は、追加のセキュリティリスクを一切もたらしません。

誤解：IPv6には大規模な従業員再研修が必要である 

IPv4を熟知し、サブネット化を寝ながらでもできるほど熟練したネットワーク専門家にとって、IPv6アドレスは馴染みのない、理解しにくいものに感じられるかもしれません。アドレス以外にも、新しいプロトコルには、前身のプロトコルと重要な点で異なる点がいくつかあります。例えば、IPsecの実装方法については既に述べました。

IPv4からIPv6への移行は、ネットワーク管理者や技術者にとって非常に大きな学習曲線となるだろうと多くの人が考えてきた。もちろん、新しい技術には必ず再教育が必要であり、通信業界では再教育は業務の一部である。

しかし、ネットワーク管理者やエンジニアにIPv6を習得させることは、当初思われるほど難しくはありません。確かにいくつかの違いはありますが、IPv6はIPv4と多くの点で同じ原理に基づいており、数十年にわたるIPv4の使用経験から得られた知見を基に、構成と実装がより洗練され、効率化されるように設計されています。実際、IPv6の学習に時間を費やした多くの管理者は、IPv6の方が直感的で扱いやすいと述べています。これは主に、複雑なサブネット化を行う必要がなくなり、煩雑で厄介なNATも不要になったためです。新しいプロトコルの学習と実装には、少しの時間と労力を費やすだけで済みます。

IPv6の学習が簡単だと言っているわけではありません。しかし、IPv6の学習曲線は、一部の人が考えているほど急峻ではありません。通信業界のあらゆる仕事に含まれる研修プログラムに容易に組み込むことができます。 

誤解：IPv6の導入には非常にコストがかかる

IPv6の導入コストは実際にはそれほど高くありません。なぜなら、ほぼすべてのネットワーク機器と端末機器が既にIPv6をサポートしており、これは少なくとも10年以上前から変わらない事実だからです。ネットワーク機器が非常に古いものでない限り、新しいハードウェアに投資する必要はありません（そして、もし機器が本当に古いのであれば、いずれにせよ近いうちに交換する必要が出てくるでしょう…）。

ソフトウェアについても同様です。あらゆる種類のネットワークサービスやソフトウェアは、かなり以前からIPv6をサポートしているため、たとえ企業がIPv4のみで運用している場合でも、移行のために機器やソフトウェアのアップグレードが必要になる可能性は低いでしょう。

移行に伴う想定費用は、既に説明したネットワーク管理者の研修費用と、移行を実施するために必要な人件費のみです。

ISP から追加費用が発生する場合もあります。これには、IPv4 アドレスを置き換えるためのパブリック IPv6 アドレスの購入費用（IPv4 アドレスをお持ちの場合）が含まれる可能性があります。また、デュアルスタック構成の設計と実装にかかる追加費用も考慮する必要があります。 IPv4とIPv6の共存これは、社内ネットワークだけでなく、インターネットに公開するサービス用のIPv4およびIPv6アドレス範囲にも必要となる場合があります。ただし、これらのコストは個々のネットワークの具体的な要件によって大きく異なる可能性があります。

ほとんどの場合、IPv6の導入費用は高額ではありません。その費用は通常、あらゆる企業の通常の運用コストの範囲内に収まります。 

では、なぜIPv6の普及はこれほど遅れているのでしょうか？

IPv6は、市場に登場したばかりの新製品でも、世界中のユーザーに提供されたばかりの新しいサービスでもないことを覚えておくことが重要です。これは標準規格です。そのため、IPv6の普及率を、例えば最新のスマートフォンや最新のソーシャルメディアサービスの普及率と比較することはできません。 

規格が広く普及するまでには通常数年かかります。これは、携帯電話ネットワーク技術など、他の分野でも見られる傾向です。例えば、第4世代（4G）モバイルネットワーク規格のマイルストーンを時系列で見てみましょう。

• 2002： ITU（国際電気通信連合）は、4Gに関する戦略的ビジョンを発表した。
• 2008： ITUは、その技術に関する公式規格を公表している。
• 2009： 初の商用4Gネットワ​​ークがノルウェーのオスロとスウェーデンのストックホルムに展開された。
• 今日： 5Gの展開が既に始まっているにもかかわらず、4Gの普及率は世界的にまだピークに達していない。

ご覧のとおり、4G規格はすでに20年以上のライフサイクルを経ており、その展開は今後も長年にわたって続くと予想されます。この例は、通信分野における他の要素とは異なり、規格はピークを迎えるまでに数年、あるいは数十年かかることが予想されることを示しています。

IPv6の普及速度が遅いと感じるのは、他の分野における変化のスピードに慣れているからに過ぎませんが、実際には当然のことなのです。IPv6は世界の相互接続の基盤となるものであり、これほど複雑なものがIPv4からIPv6へ移行するのにこれだけの時間を要するのは理にかなっています。

IPv4を見てください。40年以上も前から存在していますが、今もなお健在です。 

やる気が鍵

技術者を含む多くの人々が信じている有名な古い格言があります。「壊れていないなら直すな！」多くの人は、現時点ではIPv4に特に問題はないと考えているので、なぜ変更する必要があるのでしょうか？管理者は、何か動機となるものがない限り、ネットワークに根本的な変更を加えることを好みません。 

パフォーマンスやコストといった要素は確かに動機付けになります。例えば、新しいプロトコルによってパフォーマンスが50%向上したり、コストが同額削減されると管理者に伝えれば、すぐに賛同を得られるでしょう。しかし、IPv6の目的はそこではありませんでした。IPv6の目的は、現時点では「壊れて」いないものの、その限界ゆえに近い将来に明らかに問題が発生するであろうIPv4を修正することでした。将来の問題を回避するための変更は非常に重要ですが、人々の関心を引くのは難しいものです。 

すぐに目に見えるメリットが得られる見込みはほとんどないため、多くの人は単に「実際に 必要 IPv6への移行だ。」これは近視眼的な考え方かもしれないが、この変更にこれほど時間がかかっている理由の一つでもある。

結論

IPv6の普及は遅すぎると指摘する声もある。その原因として、克服するには困難すぎる、あるいは採算が合わない課題が挙げられることが多い。IPv6はまだIPv4に取って代わる準備ができていないと考える人もおり、そのためIPv4は依然として世界中で主流のレイヤー3プロトコルとなっている。

しかし、こうした「課題」とされているものの多くは、IPv6の成熟度、プロトコル速度、セキュリティ、コストに関する誤った認識に基づいています。IPv6の導入を本格的に検討する前に、これらの誤った認識を理解することが不可欠です。

IPv6は標準規格であり、他の通信技術の進歩とは異なり、標準規格が普及し、ユーザー市場に浸透するには時間がかかります。実際、IPv6の普及率は他の標準規格とほぼ同等のペースで進んでいます。 

IPv6は今後10年間で普及を続け、最終的にはIPv4に取って代わるだろう。