【ネットワーク入門】IPアドレス／サブネットマスク／デフォルトゲートウェイ／DNS／MAC／ARPのしくみと実践

IPアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ、DNS、MAC、ARP。この6つの基礎を理解すると、ネットワークの仕組みが一気に見えてきます。ここでは専門用語をかみ砕きつつ、Windowsで実際に何が起きているのかを深く解説します。

この記事のゴール

専門用語の意味が直感で理解できる
Windowsで何が起きているか追える
トラブル時に原因を切り分けられる

登場人物（6つの基礎）

IPアドレス：ネット上の住所（例 192.168.1.10）
サブネットマスク：どこまでが同じ町かを決める境界のルール（例 255.255.255.0）
デフォルトゲートウェイ：町の外へ出る出口。通常は家庭用ルーターのIP
DNS：名前（google.com）と住所（IP）を対応させる辞書サーバー
MACアドレス：機器に刻まれた物理的番号（世界で一意）
ARP：IPからMACを問い合わせる仕組み

サブネットマスクを理解する

サブネットマスクは「IPのどこまでが町名（ネットワーク部）、どこからが番地（ホスト部）」かを決めるルールです。255は固定、0は自由、254や252はビット単位で範囲を広げます。

よく使う例

サブネットマスク	CIDR	範囲の例	使えるアドレス
255.255.255.0	/24	192.168.1.0〜192.168.1.255	約254台
255.255.254.0	/23	192.168.0.0〜192.168.1.255	約510台
255.255.252.0	/22	192.168.0.0〜192.168.3.255	約1022台
255.255.255.128	/25	192.168.1.0〜192.168.1.127	約126台
255.255.255.192	/26	192.168.1.0〜192.168.1.63	約62台
255.255.255.240	/28	192.168.1.0〜192.168.1.15	約14台
255.255.255.252	/30	192.168.1.0〜192.168.1.3	約2台（ルーター間接続）

IPとMACを結びつける理由

アプリはIPアドレスで相手を指定しますが、LANでの実際の配送はMACアドレスで行います。だからIP→MAC変換が必要で、これをARPが担います。

同じサブネットの場合

宛先IPが同じ町かどうかをサブネットマスクで判定
同じならARPで「そのIPのMACは誰？」と全員に質問
該当PCが「私です」とMACを返答
以後は直接そのMAC宛に通信

違うサブネットの場合

宛先が町の外なら、まずデフォルトゲートウェイのMAC宛に送ります。ルーターが外の世界へ中継してくれます。

デフォルトゲートウェイ

町の外への出口。通常はルーターのLAN側IP
ゲートウェイのIPは自分と同じサブネット内でなければ無効
複数のゲートウェイがあるとWindowsは優先度（メトリック）の低い方を使用

DNS

DNSは名前と住所の辞書です。google.comのような名前を通信で使えるIPに変換します。IP直打ちは通るが名前では通らない場合、DNSの不調や設定を疑います。

Windowsの参照順

hosts → DNSキャッシュ → 設定したDNSサーバー

Windowsでの確認方法

ipconfig /all：IP、マスク、ゲートウェイ、DNSの確認
route print：経路表と既定ルートの確認
nslookup www.google.com：DNS解決の確認
tracert 8.8.8.8：外部までの経路確認
arp -a：IPとMACの対応表

よくあるトラブルと切り分け

インターネットに出られない

ゲートウェイにpingして届くか確認
IP直打ちで外にpingして届くか確認
nslookupで名前解決を確認
route printで既定ルートが正しいか確認

固定IPに変えたら通信不可

サブネットマスクが誤りで“同じ町”判定がズレている
ゲートウェイが別サブネット
IPの重複

169.254.x.xになった

DHCPからIPをもらえず自己割り当て（APIPA）になっている。配線、Wi-Fi、ルーターを確認。

まとめ

IPは住所、MACはポスト番号、サブネットマスクは町の境界、ゲートウェイは出口、DNSは辞書、ARPは住所からポスト番号を調べる係。Windowsは「DNSで名前を解決 → 同じ町なら直送 → 違う町はゲートウェイへ」というシンプルなルールで動いています。これを理解しておくと、トラブルの原因を冷静に切り分けられるようになります。