NATとポート — 家の住所を1つの公開住所にまとめる

初級の解説は準備中のため、初級の内容を表示しています。

概要 — まず全体をつかむ

家の中の機器はみな、外には出ない家の中だけの住所を持っています。外に出るときだけ、ルーターが1つの公開住所に付け替えます。この付け替えがNATです。

詳細 — 1段階ずつ追う

これは何をする係?

家の中のスマホ・PC・テレビは、それぞれプライベートIP※1(家の中だけの住所)を持っています。でも、そのままでは外の世界に出られません。

外に出るときは、ルーターが1つの公開IP※2(世界に通じる住所)に付け替えます。これがNAT※3です。家族みんなが、1つの表札を共有して外とやり取りするイメージです。

登場人物メモ:

  • ※1 プライベートIP — 家の中だけで通じる住所(192.168.x.x など)。外には出ない
  • ※2 公開IP(グローバルIP) — 世界に通じる住所。回線に1つ割り当てられる
  • ※3 NAT — 家の中の住所を、外向けの公開住所に変換する仕組み

なぜ必要?

理由は、世界の住所(IPv4)が足りないからです。

  1. インターネットの住所(IPv4)は数に限りがあり、機器全部に配れない
  2. そこで家の中は使い回しの住所(プライベートIP)で済ませる
  3. 外向けには、回線の公開IPを家族で共有する
  4. 誰宛の返事かは、ルーターが変換表を見て正しい機器へ返す

こうして、限りある住所を無駄なく使い回しています。

ポート=部屋番号

住所(IPアドレス)が「建物」なら、ポート※4は「その中の部屋番号」です。

  • 同じ機器でも、Web宛・メール宛などをポートで見分ける
  • ルーターは「どの機器の・どのアプリ宛か」を、住所とポートの組で管理する
  • だから1つの公開IPでも、家族の通信がごちゃ混ぜにならない

登場人物メモ:

  • ※4 ポート — 同じ機器の中の窓口番号。どのアプリ宛かを表す
アニメーション『NAT(プライベートIPを公開IPに変換)』を開く
NAT — 私設IPを1つの公開IPに変換して外へ家庭内ネットワーク(192.168.x.x)端末1(家の中)192.168.1.11端末2(家の中)192.168.1.12端末3(家の中)192.168.1.13ルーター(NAT)私設IP → 公開IPに付け替え戻りは変換表で送信元=203.0.113.5インターネットNAT変換表(ポート番号で「誰宛てか」を区別)内側(私設IP : ポート)外側(公開IP : ポート)192.168.1.11 : 52001203.0.113.5 : 40001192.168.1.12 : 49770203.0.113.5 : 40002192.168.1.13 : 51234203.0.113.5 : 400031つの公開IP(203.0.113.5)を家じゅうで共有。ポート番号が違うから戻りも取り違えない

⚠️ うまくいかないとき

  • 外から入れない — NATは「中から始めた通信」しか通さない。外からの呼び出しは基本届かない
  • 二重NAT — ルーターが2段になり、変換が二重で通信不良になる
  • 住所の重複 — 家の中の住所を配り間違えると、機器同士がぶつかる

住所の付け替えを担うのは ルーター です。名前とIPの変換を担う DNS とセットで覚えると、外への出口がつかめます。

理解度チェック

そのまま解けます(成績は保存されません)。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。

1. ポート番号は何を表す?

2. 本文でいう「プライベートIP」の説明として正しいのは?

3. 本文によれば、NATで公開IPを家族で共有する根本の理由は?

4. 本文が挙げるNATの重要な性質はどれ?

5. 本文が「うまくいかないとき」に挙げる住所の重複とは?

6. 家の中だけで通じ、外には出ない住所を何と呼ぶか答えてください。

7. 誰宛の返事かを見分けて正しい機器へ返すために、ルーターが持っている表を何と呼ぶか答えてください。

8. NATを一言でいうと?