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ISP

読み：あいえすぴー　／　英語表記：Internet Service Provider

家庭や企業のネットワークをインターネットへつなぐ接続サービスを提供する事業者である。ほかの事業者とBGPで経路情報を交換して相互に接続し、契約者の通信を世界中の宛先へ届ける。

イマシルちゃんの解説

家のパソコンやスマートフォンをインターネットにつなぐには、どこかの事業者と契約する必要があるんだ。
その接続サービスを提供する事業者をISP（インターネットサービスプロバイダ）というよ。
ISPは契約者にIPアドレスを割り当てて、自分のネットワークから外の世界へ通信を運ぶの。
でも、一つの事業者だけで世界中の相手とつながっているわけではないんだ。
ISP同士がお互いのネットワークを接続して、どの宛先へどう届けるかという経路の情報を交換しているよ。
そのおかげで、別のISPと契約している人とも、メールやWebのやり取りができるんだ。

より深い解説

定義と位置付け

ISP（Internet Service Provider）は、契約者のネットワークをインターネットへ接続し、その通信を中継する事業者である。日本語ではインターネットサービスプロバイダ、または単にプロバイダと呼ぶ。接続サービスに加え、インターネットを使うための周辺サービスも提供することが多い。

サービス内容
接続契約者の通信を自社のネットワークに収容し、インターネットへ中継する
アドレスの割当て接続のたびに変わり得る動的IPアドレスや、変わらない固定IPアドレスを割り当てる
名前解決契約者が問い合わせに使うDNSのフルサービスリゾルバを提供する
メール・ホスティングメールサーバやWebサーバ、権威DNSサーバのセカンダリなどを提供する

外部へ公開するサーバを置く企業は、固定IPアドレスのサービスを選ぶ。DNSに登録したアドレスが変わると、利用者が接続できなくなるためである。

回線を提供する事業者との分担

ISPと、利用者宅までの物理的な回線を提供する事業者は、別の会社であることがある。例えば光回線（FTTH）では、回線事業者の網を通って契約者の通信がISPの設備まで運ばれる。利用者は回線とISPを別々に契約する場合もあれば、まとめて提供される場合もある。

回線事業者の網からISPへ通信を引き渡す方式には、主に次の二つがある。

方式仕組み特徴
PPPoEイーサネットの上でPPPのセッションを張り、ISPのIDとパスワードで認証する認証の時点で接続先のISPが決まる。接続を終端する装置が混雑すると速度が落ちることがある
IPoEPPPのセッションを張らず、IPパケットをそのまま運ぶIPv6の接続基盤を提供するVNEを経由する構成がある

利用者から見ると同じ「ISPとの契約」でも、どの方式で接続するかで通信の経路と混雑する場所が変わる。速度の問題を調べるときは、宅内機器、回線、ISPの設備のどこで遅くなっているかを分けて考える。

ISP同士のつながり

インターネットは、多数のISPなどが運用するネットワークの集まりである。一つの組織が一つの方針で経路を管理する範囲をAS（自律システム）と呼び、ISPは通常、自社のネットワークをこの単位で運用する。この単位同士はBGPで「どのアドレスへはこちらから届く」という経路情報を交換する。

ISP同士の接続には、費用の考え方が異なる二つの形がある。

接続の形内容費用の考え方
トランジット上位の事業者が、インターネット全体への到達性を提供する下位の事業者が料金を払う。利用量に応じた課金が多い
ピアリング対等な事業者同士が、互いのネットワークと、それぞれの顧客ネットワーク宛ての通信を交換する原則として料金のやり取りがない

通常のピアリングでは、自社と顧客のネットワークへの経路を相手に伝える。相手のほかのピアや上位事業者から学習した経路まで提供されるわけではなく、インターネット全体への到達性とは区別する。小規模なISPは、上位ISPに料金を払ってインターネット全体への到達性を得る。そのうえで通信量の多い相手と直接つながり、上位へ払う費用を抑える。

多数の事業者が一か所で相互接続する施設をIX（Internet eXchange）と呼ぶ。この施設に接続すれば、事業者ごとに専用の回線を引かなくても、多くの相手と効率よく通信を交換できる。JPNICの解説資料では、その料金はトラフィック量ではなく接続ポートごとの定額制であると説明されている。

企業が複数のISPにつなぐ

企業のインターネット接続を冗長化するため、複数のISPに接続する構成をマルチホーミングと呼ぶ。片方のISPや回線に障害が起きても、もう一方で通信を続けられる。

設計で注意するのは、送信元アドレスの扱いである。ISPから割り当てられたアドレスは、そのISPのネットワークの一部として外部に広告されている。ISP1から割り当てられたアドレスを送信元にしたパケットをISP2へ送ると、ISP2は自社の契約者のものではない送信元として捨てることがある。送信元を偽った通信を防ぐこのフィルタリングはイングレスフィルタリングと呼ばれ、RFC 2827（BCP 38）で推奨されている。そのためISPごとに、出ていく通信の送信元をそのISPのアドレスへNATで変換するなどの対応が必要になる。

外部から企業への通信を、障害時にもう一方のISP経由で受けたい場合は難しくなる。自社のASとISPに依存しないアドレスを持ち、両方のISPとBGPで経路を交換する方法がある。DNSで返すアドレスを切り替える方法もあるが、DNSのキャッシュが残る間は古いアドレスへ接続される。どの方法を選ぶかは、切替えにかかる時間と運用の負担で判断する。

契約者のアドレスを共有する

IPv4アドレスの不足から、ISPが一つのグローバルアドレスを複数の契約者で共有させることがある。ISPの設備で行う大規模なNAPTをCGN（Carrier-Grade NAT）と呼ぶ。この装置と契約者の宅内ルータの間には、この用途のために100.64.0.0/10の共有アドレス空間がRFC 6598で確保されている。プライベートアドレスと分けたのは、契約者の宅内で使うアドレスと重ならないようにするためである。

共有するとポート番号も分け合うことになる。次は説明用の独自の例である。

使えるポートの数 ＝ 65,535 − 1,024 ＋ 1 ＝ 64,512
1契約者に1,000ポートずつ割り当てる場合 ＝ 64,512 ÷ 1,000 ＝ 64.512 → 64契約者

同時に多数の接続を開くアプリケーションでは、割り当てられたポートを使い切って新しい接続を開けなくなることがある。また、外部から契約者の機器へ接続を始めることは基本的にできない。不正アクセスの調査では、送信元のIPアドレスだけでは契約者を特定できず、ポート番号と時刻も必要になる。

ISPが行うセキュリティ対策

ISPは、自社の契約者が送る通信を制御して、インターネット全体への被害を抑える役割も担う。

対策内容
OP25B動的IPアドレスの契約者から、外部のメールサーバのTCP25番ポートへの直接送信を遮断する
イングレスフィルタリング自社の契約者のものではない送信元アドレスのパケットを捨てる
DDoS攻撃への対応契約者の回線へ届く前に、上流の設備で攻撃の通信を抑える

OP25Bは、乗っ取られた端末が迷惑メールを直接送るのを防ぐ対策である。正規の利用者は、メール送信専用のサブミッションポート587番で、SMTP-AUTHによる認証を行ってメールを送る。ポート番号はRFC 6409で定められている。

企業が自社の回線をDDoS攻撃から守る場合、自社の入口だけで対策しても回線の帯域そのものが埋まれば効果がない。ISPが提供する対策サービスを利用し、上流で通信を減らすことを検討する。

試験での問われ方

参考資料

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