ブロードキャストアドレスの種類を知る：Tech TIPS
ブロードキャストとは、複数のコンピュータに対して一斉に送信する動作のことである。このとき利用されるブロードキャストアドレスには、リミテッドブロードキャストとディレクティッドブロードキャストの2種類がある。これらの違いは？
対象OS：Windows NT／Windows 2000／Windows XP／Windows Server 2003
解説
ブロードキャストは同報通信とも訳され、ネットワーク上の複数のコンピュータに対して、一斉にデータを送信するために利用される（通常は受信確認は行わず、一方的に送信するだけである）。例えばWindows OSでは、システム起動時に自分自身のコンピュータ名をブロードキャストして、ほかのコンピュータに自分自身の存在を知らせるようになっているし（ほかのコンピュータと名前が衝突しないかどうかを確認するためでもある）、RIPというルーティングプロトコルでは、ネットワークのルーティング情報を通知するために利用している。
ブロードキャスト通信（以下、IPレベルでのブロードキャスト通信を取り上げる）を行うためには、送信先アドレスを「ブロードキャストアドレス」という特別なアドレスに設定してパケットを送信する。どのコンピュータが通信相手になるか分からないため、特定のIPアドレスだけを対象に送信することはできないからだ。ブロードキャストアドレスには次のようにいくつか種類があるが、本TIPSではそれらの違いについて解説する。
●リミテッドブロードキャストアドレス（オール1ブロードキャストアドレス）
これはすべてのbitが1となっているIPアドレスのことである。つまり「255.255.255.255」というIPアドレスがリミテッドブロードキャストアドレス（limited broadcast addres）となる。
このアドレスに対してデータをブロードキャスト送信すると、実際には、そのネットワークセグメント（イーサネットなら、1つのイーサネットセグメントのこと）に接続されているすべてのコンピュータに対してデータが送信される。ルータを介して接続されているほかのセグメントへは送信されない。ローカルのネットワークセグメント上のコンピュータだけが送信対象となる。
●ディレクティッドブロードキャストアドレス
これは、ネットワークアドレス部はそのままにして、ホストアドレス部だけをオール1にしたアドレスのことである。例えば「192.168.1.0/255.255.255.0」（これは192.168.1.0/24と同じ。この表記方法については関連記事参照）というネットワークアドレスがあったとすると、このホストアドレス部（下位の8bit）をすべて1にした、「192.168.1.255」というIPアドレスがディレクティッドブロードキャストアドレス（directed broadcast addres）となる。
ネットワークアドレスとホストアドレス
IPv4で使用される32bitのIPアドレスは、サブネットマスク値を使って2つに分けることができる。このうち、サブネット値が1の部分をネットワークアドレス部、0の部分をホストアドレス部という。通常は、イーサネットの1つのセグメントが1つのネットワークアドレスになるようにネットワークを設計する。各ネットワークセグメント上には異なるホストアドレスを持つコンピュータを配置する（次の記事も参照）。
例えば192.168.1.0/255.255.255.0というネットワークがあるとすると、このネットワーク上には192.168.1.1〜192.168.1.254という、最大254台のコンピュータを配置できる。
このアドレスに対してブロードキャスト送信すると、「192.168.1.0/255.255.255.0」というネットワークアドレスを持つすべてのコンピュータが通信対象となる。特定のネットワークアドレスに向けて（directして）送信するので、こう呼ばれる。一般的にはこちらのブロードキャストの方が多く使われているようである。
●オール0ブロードキャストアドレス
これは現在では使われなくなった古い形式のブロードキャストアドレスである。リミテッドブロードキャストアドレスもしくはディレクティッドブロードキャストアドレスにおいて、(2進数の)1ではなく0を使ったものであり、0.0.0.0もしくは172.16.1.0/255.255.255.0などのアドレスが該当する。現在では互換性のためにのみ存在し、使われることはない。
●リミテッドブロードキャストとディレクティッドブロードキャストの違い
リミテッドブロードキャストとディレクティッドブロードキャストは似ているが、複数のネットワークアドレスやネットワークセグメントを利用していると、その差がはっきりする。
| タイプ | あて先 | 意味 |
|---|---|---|
| リミテッドブロードキャスト | ローカルのネットワークセグメント | ・同じローカルのネットワークセグメントに接続されているすべてのコンピュータに対するブロードキャストになる。 ・ネットワーク階層モデルで言えば、同一の物理層（第2層）媒体に接続されているすべてのコンピュータに対するブロードキャストになる。 ・ネットワークアドレスには関係なく、現在接続されている（イーサネットなどの）ネットワークセグメント上のすべてのコンピュータを対象とする。 ・ルータを介したほかのネットワークへは伝播しない。 ・ローカルネットワークセグメント上に複数のネットワークアドレスが存在している場合は、それらすべてが対象となる |
| ディレクティッドブロードキャスト | 指定されたネットワークアドレス | ・指定されたネットワークアドレスを持つすべてのコンピュータに対するブロードキャストになる。 ・ネットワーク階層モデルで言えば、ネットワーク層（第3層）レベルで同じネットワークアドレスを持つコンピュータ全体に対するブロードキャストになる。 ・指定されたネットワークアドレスがローカルのネットワークセグメントではなく、ルータを介してつながっている先にあるならば、そこのネットワークセグメントまでルータによってパケットが運ばれ（ブロードキャストのルーティングが許可されている場合のみ）、さらにルータによってそこでブロードキャストされる。ローカルではブロードキャストされない。 ・ローカルネットワークセグメント上に複数のネットワークアドレスが存在している場合は、指定されたネットワークアドレスを持つコンピュータのみが対象となる。 |
| 2種類のブロードキャストタイプの違い | ||
つまり、リミテッドブロードキャストは、ローカルのネットワークセグメントのみがブロードキャストの対象、ディレクティッドブロードキャストは（そのネットワークがどこにあろうとも）指定されたネットワークアドレスのみがブロードキャストの対象ということである。
余談であるが、例えばpingコマンドを無理矢理実行すると、次のような違いが出る（このようなpingの使い方は本来は正しくない）。
C:\>ping 255.255.255.255 …（1）
Ping request could not find host 255.255.255.255. Please check the name and try again.
C:\>ping 192.168.1.255 …（2）
Pinging 192.168.1.255 with 32 bytes of data:
Reply from 192.168.1.168: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.168: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.168: bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 192.168.1.168: bytes=32 time<1ms TTL=64
Ping statistics for 192.168.0.255:
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms
（1）はリミテッドブロードキャストアドレスへのpingであるが、実はpingではこのようなアドレスへの送信は禁止されているので、（送信前に）エラーとなっている。
（2）はディレクティッドブロードキャストアドレスへのpingであるが、どこかのコンピュータ（この例では192.168.1.168）から応答が戻ってきているように表示されている。実はこれ以外にも多数のコンピュータから応答が戻ってきているのだが（arpコマンドやネットワークモニタなどで確認できる）、このようなpingとそれに対する応答の挙動は定義されていないので、結果は不定である。この方法では、ローカルのネットワークでなく、ルータで接続された別のネットワークへpingすることができる。
■更新履歴
【2012/03/09】同一ネットワークセグメント上に複数のネットワークアドレスが存在する場合の挙動を、より詳細に記述しました。
【2007/01/06】初版公開。
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