弱者は決して許すことができない。許しは強者の態度である── ガンディー
ネットワーク

同じネットワークの中では、宛先 MAC が相手そのものを指す

図 1 の土台に PC-A から PC-B への通信を 1 本流し、空だった ARP テーブルと MAC アドレステーブルが、どのフローで何を覚えて育つのかを 5 つの番号で追う

ぴぐおv1人の校閲なし（AI のみ）訂正なし
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目次

図 1 では、スイッチの MAC アドレステーブルも ARP テーブルも空のままでした。表は通信が流れてから育ちます。そこで、この 2 本目では 1 本だけ流します。

流すのは PC-A から PC-B へ、同じネットワークの中の通信です。同じネットワークとは、ルータを通さず直接届く範囲のことです。

この連載は、ネットワークの言葉をもの（物理と論理）、結びつき（手動、自動、固定）、通信フロー（1 本の通信がこれらを順に通る流れ）の 3 層に置いています。ここで動くのは、結びつきの層のうち自動の 2 つです。

登場するもの

新しい「もの」は増えません。箱もケーブルも図 1 と同じです。

動くのは 2 つの表です。MAC アドレステーブルは、MAC アドレスとその先の物理ポートの対応をスイッチが持つものです。ARP テーブルは、IP アドレスと MAC アドレスの対応を PC やルータが持つものです。どちらも論理で、自動で育ちます。

結びつき

IP アドレス ⇄ MAC アドレス（ARP）

PC-A は PC-B の IP アドレスを知っていても、MAC アドレスを知りません。届けるには相手の MAC アドレスが要ります。そこで全員あてで問い合わせます。ARP 要求はブロードキャスト、ARP 応答はユニキャストです。

要求を受け取った側も、その中に入っている送信元の IP アドレスと MAC アドレスを自分の表に書きます（RFC 826）。だから PC-B は返事のときに ARP を引き直しません。

MAC アドレス ⇄ 物理ポート

スイッチは、フレームが入ってきたその瞬間に、送信元 MAC アドレスと受信した物理ポートの対応を表に書きます。宛先 MAC アドレスが表に無ければ受信ポート以外の全ポートへ流し、有ればその物理ポートだけへ出します。

通信フロー

① PC-A が「192.168.10.20 の MAC は？」を全員あてに送ります。スイッチはこのとき MAC A がポート 1 の先だと覚えます。

② スイッチは受信ポート以外の全ポートへ流します。PC-B にも PC-D にも届きます。

③ PC-B だけが「私の MAC は B」と PC-A に返します。スイッチはこのとき MAC B がポート 2 の先だと覚えます。

④ ここまでで表に 2 行が育ちました。この番号では新しいフレームは流れず、① と ③ で覚えた 2 行を確認するだけです。

⑤ PC-A は PC-B の MAC アドレスを宛先にして送ります。スイッチは表を見て、ポート 2 だけへ出します。

スイッチは IP を見ていません。ただし送り出す PC-A は、相手が自分のネットワークの中かどうかを IP アドレスとサブネットマスクで判断してから ARP を出しています。

同じネットワークの中では、宛先 MAC アドレスが相手そのものを指します。IP アドレスと MAC アドレスが同じ相手を指している状態です。ルータをまたぐとこの一致が崩れますが、それは図 5 で見ます。

図 2

上が構成図で、番号のバッジが ①〜⑤ に対応します。下の帯は左が各表の推移（どのフローで行が増えたか）、右が通信の中身の推移（フローごとのフレームとパケット）です。

VLAN なし：A → B の通信（同じネットワークの中） ルータの口（ポート 8）は省略。同じネットワークの中だけを描く スイッチ MAC アドレステーブル（自動で育つ） A → ポート 1、B → ポート 2 1 2 3 PC-A 192.168.10.10 MAC A PC-B 192.168.10.20 MAC B PC-D 192.168.10.30 MAC D 1 2 2 3 3 5 5 フロー ① A が「192.168.10.20 の MAC は？」を全員あてに 送る（ARP）。スイッチは MAC A → ポート 1 を覚える ② スイッチは受信ポート以外の全ポートへ流す → B にも D にも届く ③ B だけが「私の MAC は B」と A に返す。 スイッチは MAC B → ポート 2 を覚える ④ ここまでで育ったテーブル（① と ③ で覚えた 2 行） ⑤ A は宛先 MAC ＝ B で送る。スイッチは テーブルを見てポート 2 だけへ出す 全員あて（①②） 返事（③） 本番（⑤） 効いているもの ①③ ARP（IP ⇄ MAC の結びつき・自動）　②⑤ スイッチの転送（MAC を見る）　④ MAC アドレステーブル（MAC ⇄ 物理ポートの結びつき・自動） スイッチは IP を見ていない。ただし送り出す A は、相手が自分のネットワークの中かどうかを IP とマスクで判断してから ARP を出している 各テーブルの推移（○番のフローで追加された行。青字） スイッチ: MAC アドレステーブル ① 追加: MAC A → ポート 1（① が入ってきた時） ③ 追加: MAC B → ポート 2（③ が入ってきた時） PC-A: ARP テーブル ③ 追加: 192.168.10.20 → MAC B（応答から） PC-B: ARP テーブル ① 追加: 192.168.10.10 → MAC A（要求を受けて） 通信の中身の推移（フローごとのフレーム／パケット） ① A → スイッチ：ARP 要求（全員あて） 宛先 MAC ff:ff:ff:ff:ff:ff（全員） 送信元 MAC MAC A 知りたい IP 192.168.10.20 自分の IP 192.168.10.10 データ ARP 要求 ARP は IP パケットではない（Ethernet の種類の欄が IP とは別の値）。中身が IP を扱うので同じ並びで描いている。ルータは ARP を中継しない ② スイッチ → B・D 中身は ① と同じ。スイッチはコピーして流すだけで、書き換えない ③ B → スイッチ → A：ARP 応答 宛先 MAC MAC A 送信元 MAC MAC B 相手の IP 192.168.10.10 自分の IP 192.168.10.20 データ ARP 応答 ④ ここまでで育ったテーブル 通信は流れない。① と ③ で覚えた行を上の表で確認する ⑤ A → スイッチ → B：本番 宛先 MAC MAC B 送信元 MAC MAC A 宛先 IP 192.168.10.20 送信元 IP 192.168.10.10 データ ping フレーム＝全部。ただしスイッチが見るのは MAC とタグの部分だけ パケット＝この部分。ルータはここ（IP）を見る 同じネットワークの中では、宛先 MAC ＝ 相手そのもの。IP と MAC が同じ相手を指している ARP は、要求を出した側だけでなく、要求を受け取った側も相手を覚える（だから B は A に返すとき ARP を引き直さない）

図 1・図 3 との接続

図 1 で空だった 2 つの表は、① と ③ で育ちました。ルーティングテーブルは動きません。この通信はルータを通っていないからです。

次の図 3 では、箱もケーブルもこのままで、PC-D だけを別の VLAN に置きます。変わるのは ② の流す範囲と ⑤ の探す範囲です。

未検証・注意

  • ARP は IP パケットではありません。Ethernet の種類の欄が IP とは別の値です。図では中身が IP アドレスを扱うので同じ並びで描いていますが、ルータは ARP を中継しません。
  • ARP テーブルの行にも寿命があり、時間が経つと引き直します。既定値は機種によって違い、確認していません。
  • 勉強会の配布資料は非公開のため、設定値や画面は引用せず、一般化した構成で描いています。

出典

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この記事の校閲記録

誰が・いつ・どの版の・どの段落を・何の観点で見て、何と言ったかを全件そのまま出す（追記のみ・削除しない）。

段落 32 のうち出典つき 12・出典なし 20

v1 1 件

  • AIAI (claude-fable-5) が AI 確認未解決

    出典 3 件を WebFetch で取得して確認した。ARP 要求はブロードキャスト・応答はユニキャストはインフラエキスパート、要求を受け取った側も送信元の対応を表に書くことは RFC 826 の Merge_flag の記述（sender protocol address が表にあれば更新する）で確認した。フローの番地とポート番号と学習の時点は、技術レビュー後の図（学習はフレームが入った瞬間）に本文を合わせた。ARP テーブルの寿命の既定値は出典を確認できず、未検証として本文に明記。守秘検査（人名、社名、会場名、地名、連絡先の機械検査）で該当なし

参考文献

更新履歴

  • 連載のトピックを「ネットワーク基礎」から「ネットワーク」へ改名（32 本＋目次。slug と URL は不変）
  • 公開: 連載「ネットワーク基礎」の土台 11 本（入口・図 1〜7・補 1〜3）と目次

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