第4章：ルーティング

はじめに

本章では、ルーティングの詳細な仕組みとNetPracticeでの設定方法を学びます。

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1. ルーティングの基礎

1.1 ルーティングとは

ルーティングは、パケットを宛先ネットワークへ転送する経路選択のプロセスです。

パケットの流れ:
[PC A] → [Router 1] → [Router 2] → [PC B]

各ルーターで:
1. 宛先IPアドレスを確認
2. ルーティングテーブルを参照
3. 最適な次のホップを選択
4. パケットを転送

1.2 ルーティングの種類

| 種類 | 説明 | 例 | |------|------|-----| | 直接接続 | 同じネットワークへの配送 | ルーターのインターフェースに直接接続 | | スタティック | 手動設定のルート | 管理者が設定 | | ダイナミック | 自動学習のルート | OSPF, BGPなど |

NetPracticeではスタティックルーティングを使用します。

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2. ルーティングテーブル

2.1 テーブルの構造

Destination      Gateway         Genmask         Interface
192.168.1.0      0.0.0.0         255.255.255.0   eth0
10.0.0.0         192.168.1.254   255.255.255.0   eth0
0.0.0.0          192.168.1.1     0.0.0.0         eth0

各フィールドの意味：

| フィールド | 説明 | |-----------|------| | Destination | 宛先ネットワーク | | Gateway | 次のホップ（0.0.0.0は直接接続） | | Genmask | サブネットマスク | | Interface | 出力インターフェース |

2.2 ルート検索の優先順位

ルーティングテーブル検索順:
1. 最長一致（Longest Prefix Match）
2. 上から順に確認

例:
宛先: 10.0.0.100

エントリ:
10.0.0.0/24     → 一致（24ビット一致）
10.0.0.0/16     → 一致（16ビット一致）
0.0.0.0/0       → 一致（0ビット一致）

→ /24 が最も長いプレフィックスなので選択される

2.3 デフォルトルート

デフォルトルートは、他のどのルートにも一致しない場合に使用されます：

Destination: 0.0.0.0
Genmask: 0.0.0.0
Gateway: <インターネットゲートウェイ>

意味: 「行き先がわからないパケットは全てこのゲートウェイに送る」

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3. NetPracticeでのルーティング設定

3.1 ルーターのインターフェース設定

[Network A: 192.168.1.0/24] --- [Router] --- [Network B: 10.0.0.0/24]

Router設定:
Interface 1: 192.168.1.254/24 (Network Aに接続)
Interface 2: 10.0.0.254/24 (Network Bに接続)

このルーターは自動的に両方のネットワークを「知っている」

3.2 ルーティングエントリの追加

構成:
[PC A] --- [R1] --- [R2] --- [PC B]

Network A: 192.168.1.0/24
Network AB: 10.0.0.0/30 (R1-R2間)
Network B: 172.16.0.0/24

R1のルーティングテーブル:
Destination     Gateway      Comment
192.168.1.0/24  直接接続     Interface 1
10.0.0.0/30     直接接続     Interface 2
172.16.0.0/24   10.0.0.2     R2経由でNetwork Bへ

R2のルーティングテーブル:
Destination     Gateway      Comment
10.0.0.0/30     直接接続     Interface 1
172.16.0.0/24   直接接続     Interface 2
192.168.1.0/24  10.0.0.1     R1経由でNetwork Aへ

3.3 インターネット接続

構成:
[PC] --- [Router] --- [Internet]

Router設定:
Interface 1: 192.168.1.254/24 (LAN側)
Interface 2: パブリックIP (WAN側)

ルーティングテーブル:
Destination     Gateway
192.168.1.0/24  直接接続
0.0.0.0/0       ISPゲートウェイ (デフォルトルート)

PC設定:
IP: 192.168.1.1/24
Gateway: 192.168.1.254

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4. ゲートウェイの理解

4.1 ゲートウェイとは

ゲートウェイは、あるネットワークから別のネットワークへの「出口」です。

ネットワーク 192.168.1.0/24 の場合:

PC (192.168.1.1)
  ↓
同じネットワーク内なら直接通信
  ↓
別のネットワークならゲートウェイ (192.168.1.254) へ
  ↓
ルーターが適切な宛先へ転送

4.2 ゲートウェイのルール

  • 同じサブネット内に存在する必要がある
PC: 192.168.1.1/24
Gateway: 192.168.1.254  ← OK (同じネットワーク)
Gateway: 10.0.0.1       ← NG (異なるネットワーク)

  • 有効なIPアドレスである必要がある
Gateway: 192.168.1.254  ← OK
Gateway: 192.168.1.0    ← NG (ネットワークアドレス)
Gateway: 192.168.1.255  ← NG (ブロードキャスト)

  • ルーターのインターフェースを指す
[PC: 192.168.1.1] --- [Router: 192.168.1.254] --- [...]

PCのゲートウェイ = ルーターのこちら側のインターフェース

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5. 経路の対称性

5.1 戻り経路の重要性

通信は双方向です。パケットが行けても、返信が返ってこなければ通信は成立しません。

PC A → PC B への経路があっても
PC B → PC A への経路がなければ
通信は失敗する

例:
PC A: 192.168.1.1, GW: 192.168.1.254
PC B: 10.0.0.1, GW: ???  ← 設定忘れ

A → B: パケット到達
B → A: ゲートウェイ未設定で返信できない

5.2 経路確認チェックリスト

□ 送信元から宛先への経路が存在する
□ 宛先から送信元への経路が存在する（戻り経路）
□ 全ての中間ルーターにも経路がある
□ ゲートウェイが正しく設定されている

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6. 複雑なトポロジー

6.1 マルチホップルーティング

構成:
[A] --- [R1] --- [R2] --- [R3] --- [B]

各セグメント:
A-R1: 192.168.1.0/24
R1-R2: 10.0.1.0/30
R2-R3: 10.0.2.0/30
R3-B: 172.16.0.0/24

R1のルーティング:
172.16.0.0/24 → 10.0.1.2 (R2経由、最終的にR3へ)

R2のルーティング:
192.168.1.0/24 → 10.0.1.1 (R1経由、Aへ)
172.16.0.0/24 → 10.0.2.2 (R3経由、Bへ)

R3のルーティング:
192.168.1.0/24 → 10.0.2.1 (R2経由、最終的にR1へ)

6.2 冗長経路

構成:
[A] --- [R1] ---+--- [R3] --- [B]
          |     |
         [R2] --+

複数の経路が存在する場合:
- コストが低い経路を選択
- またはロードバランシング

NetPracticeでは通常、単一経路を設定

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7. トラブルシューティング

7.1 よくある問題

問題1: Destination Host Unreachable
原因: 宛先ネットワークへの経路がない
解決: ルーティングエントリを追加

問題2: Request Timed Out
原因: パケットは送れるが返信がない
解決: 戻り経路を確認

問題3: Network is Unreachable
原因: ゲートウェイが設定されていない
解決: ゲートウェイを設定

7.2 デバッグの手順

Step 1: IPアドレス/サブネットマスクの確認
- 同じネットワーク内のデバイスは通信可能か？

Step 2: ゲートウェイの確認
- ゲートウェイは同じサブネット内にあるか？
- ゲートウェイのIPは正しいか？

Step 3: ルーティングテーブルの確認
- 宛先ネットワークへの経路があるか？
- 戻り経路があるか？

Step 4: 中間ルーターの確認
- 全てのルーターで経路が設定されているか？

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8. 練習問題

問題1

構成:
[PC A: 192.168.10.5/24] --- [Router] --- [PC B: 172.16.20.5/24]

Router Interface 1: 192.168.10.1/24
Router Interface 2: 172.16.20.1/24

PC AからPC Bへのpingが失敗する。原因を特定せよ。

解答

確認事項:
1. PC Aのゲートウェイ設定
   → 192.168.10.1 に設定されているか？

2. PC Bのゲートウェイ設定
   → 172.16.20.1 に設定されているか？

おそらくゲートウェイの設定漏れが原因

問題2

構成:
[A] --- [R1] --- [R2] --- [B]

A: 10.0.0.5/24, GW: 10.0.0.1
R1-I1: 10.0.0.1/24
R1-I2: 192.168.1.1/30
R2-I1: 192.168.1.2/30
R2-I2: 172.16.0.1/24
B: 172.16.0.5/24, GW: 172.16.0.1

R1とR2に必要なルーティングエントリを記述せよ。

解答

R1のルーティング:
Destination      Gateway
10.0.0.0/24      直接接続 (I1)
192.168.1.0/30   直接接続 (I2)
172.16.0.0/24    192.168.1.2 (R2経由)

R2のルーティング:
Destination      Gateway
192.168.1.0/30   直接接続 (I1)
172.16.0.0/24    直接接続 (I2)
10.0.0.0/24      192.168.1.1 (R1経由)

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まとめ

本章で学んだこと：

  • ルーティングテーブル: 構造と検索順序
  • デフォルトルート: 0.0.0.0/0の意味
  • ゲートウェイ: 設定ルールと注意点
  • 経路の対称性: 戻り経路の重要性

次章では、NetPracticeの問題解法パターンを学びます。

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