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

ルータの物理ポートは 1 つでよい

VLAN 10 から VLAN 20 への通信を、ルータの物理ポート 1 つで通す形（Router on a Stick）を、サブインターフェースとタグの付け替えで 1 枚の図にする

ぴぐおv1人の校閲なし（AI のみ）訂正なし
ネットワークvlanルーティングconcept
目次

勉強会では、スイッチ 1 台に VLAN をいくつも同居させ、ルータ 1 台と 1 本の線でつなぎました。

資料の説明は、ルータの物理ポートをサブインターフェースに分け、それぞれにタグ番号と IP を設定する、という作業の並びだけでした。 同じ 1 本のケーブルを通信が 2 回通るのに、なぜ VLAN が混ざらないのかは書いてありません。 この記事は、VLAN 10 の A から VLAN 20 の D への通信を 1 枚の図で追います。

この連載は、ネットワークの言葉を 3 つの層に置いて読みます。 もの（物理か論理か）、結びつき（人が設定で付ける手動か、機器が学習する自動か、製造時に決まる固定か）、通信フロー（1 本の通信がそれらを順に通る道筋）の 3 つです。

登場するもの

サブインターフェース

論理のものです。 ルータの物理ポート 1 つの上に、設定で増やしたインターフェースです。 IP を持ち、ルーティングテーブルに行が載り、ARP もします。 物理ポートとの違いは 2 つで、自分専用のケーブルを持たないこと（親の物理ポートと共用する）と、見分ける印としてタグ番号が結び付いていることです。

各 VLAN のデフォルトゲートウェイ

サブインターフェースに付けた IP が、その VLAN の PC から見たデフォルトゲートウェイになります。 VLAN 10 の出入口が 192.168.10.1、VLAN 20 の出入口が 192.168.20.1 です。

ルータ側の物理ポート

トランクとして使います。 スイッチ側のポート T もトランクです。 1 本のケーブルに VLAN 10 と VLAN 20 の両方が乗ります。

結びつき

  • サブインターフェース ⇄ VLAN 番号は手動です。設定でタグ番号を宣言します。
  • サブインターフェース ⇄ IP は手動です。
  • IP ⇄ ルーティングテーブルの行は自動です。IP を付けた時点で両 VLAN の行が載るので、手動の行は要りません。
  • ルーティングテーブルとタグは結び付きません。行は「宛先ネットワーク → 出すインターフェース」までで、タグはサブインターフェース側の持ち物です。

通信フロー

A（VLAN 10・192.168.10.10）から D（VLAN 20・192.168.20.30）へ送るときです。

① A は宛先がネットワーク外なので、デフォルトゲートウェイ 192.168.10.1 へ送ります。MAC はルータの物理ポートあてで、ARP は VLAN 10 の中で行われます。

② スイッチはトランクから出すのでタグ「10」を付けます。

③ ルータはタグ 10 を見て Gi8.10 で受け取り、宛先 IP をテーブルで探して Gi8.20 と決めます。MAC を D あてに付け替えます。

④ 同じ物理ポートから、今度はタグ「20」を付けて出します。

⑤ スイッチはタグ 20 を見て VLAN 20 のポートへ流し、タグを外して D に渡します。

同じ 1 本のケーブルを、ルータへ入るときはタグ 10、出ていくときはタグ 20 で 2 回通ります。 ルータの物理ポートが 1 つで足りるのは、通るたびにタグで VLAN を見分けられるからです。

図 6

図の上半分が構成図とフローの番号、下半分が各テーブルの推移と通信の中身の推移です。

VLAN 間ルーティング：A（VLAN 10）→ D（VLAN 20）を、ルータの物理ポート 1 つで通す ルータの物理ポート 1 つを、タグ番号ごとの「サブインターフェース」に分ける。それぞれが VLAN の出入口（デフォルトゲートウェイ）になる ルータのルーティングテーブル 192.168.10.0/24　→ Gi8.10（自動） 192.168.20.0/24　→ Gi8.20（自動） IP を付けた時点で自動で載る。手動の行は不要 ルータ 1 Gi8.10（タグ 10 用） IP 192.168.10.1 Gi8.20（タグ 20 用） IP 192.168.20.1 サブインター フェース （論理・手動で作る） Gi8 物理ポート 1 つ（トランク） スイッチ ポート 1 は VLAN 10、ポート 2 は VLAN 20 ポート T はトランク（VLAN 10・20 を通す） 1 2 T PC-A 192.168.10.10 GW 192.168.10.1 PC-D 192.168.20.30 GW 192.168.20.1 1 2 タグ「10」 3 ③ ルータは IP を見て、テーブルで Gi8.20 と決める 4 タグ「20」 5 フロー ① A は宛先がネットワーク外なのでデフォルトゲートウェイ 192.168.10.1 へ送る（MAC はルータの Gi8 あて。ARP は VLAN 10 の中で行われる） ② スイッチはトランクから出すのでタグ「10」を付ける　③ ルータはタグ 10 → Gi8.10 で受け取り、宛先 IP をテーブルで探して Gi8.20 と決める。MAC を D あてに付け替える ④ 同じ物理ポート Gi8 から、今度はタグ「20」を付けて出す　⑤ スイッチはタグ 20 → VLAN 20 のポート 2 へ。タグを外して D に渡す 同じ 1 本のケーブルを、ルータへ入るときはタグ 10、出ていくときはタグ 20 で 2 回通る。ルータの物理ポートは 1 つでよい 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 テーブル（VLAN 10） ① 追加: MAC A → ポート 1（A の要求から） ① 追加: MAC R1-Gi8 → ポート T（応答から） スイッチ: MAC テーブル（VLAN 20） ③ 追加: MAC R1-Gi8 → ポート T（ルータの要求から） ③ 追加: MAC D → ポート 2（D の応答から） ルータ 1: ARP テーブル ① 追加: 192.168.10.10 → MAC A（Gi8.10・要求を受けて） ③ 追加: 192.168.20.30 → MAC D（Gi8.20・応答から） PC-A: ARP テーブル ① 追加: 192.168.10.1 → MAC R1-Gi8 PC-D: ARP テーブル ③ 追加: 192.168.20.1 → MAC R1-Gi8（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（アクセス区間・タグなし） 宛先 MAC MAC R1-Gi8 送信元 MAC MAC A 宛先 IP 192.168.20.30 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 ② スイッチ → ルータ（トランク・タグ 10 を挿入） 宛先 MAC MAC R1-Gi8 送信元 MAC MAC A タグ（VLAN 番号） 10 宛先 IP 192.168.20.30 送信元 IP 192.168.10.10 データ ping ③ ルータの中 タグ 10 → Gi8.10 で受けてタグを外す。宛先 IP をテーブルで探して Gi8.20 と決める。D の MAC を VLAN 20 の中で ARP で引く ④ ルータ → スイッチ（トランク・タグ 20 を挿入・MAC を付け替え） 宛先 MAC MAC D 送信元 MAC MAC R1-Gi8 タグ（VLAN 番号） 20 宛先 IP 192.168.20.30 送信元 IP 192.168.10.10 データ ping ⑤ スイッチ → D（アクセス区間・タグを除去） 宛先 MAC MAC D 送信元 MAC MAC R1-Gi8 宛先 IP 192.168.20.30 送信元 IP 192.168.10.10 データ ping サブインターフェースは既定で物理ポートと同じ MAC を使うので、両 VLAN のテーブルに同じ MAC R1-Gi8 が載る。IP は変わらず、MAC とタグが付け替わる ARP は VLAN ごとに別々に行われる（① は VLAN 10 の中、③ は VLAN 20 の中）

図 4・図 5 との接続

図 4 では、タグはスイッチとスイッチの間で付き、アクセスポートで外れました。 この図では、その相手がスイッチではなくルータになります。 ルータは受け取った時点でタグを外し、出すときに別の番号のタグを付けます。

図 5 の ②「テーブルで一致する行を探す」は、この図の ③ と同じ動きです。 違うのは出口が物理ポート（Gi1）ではなくサブインターフェース（Gi8.20）だということだけです。 ルータから見れば、サブインターフェースは物理ポートと同じ顔をしています。 タグの付け外しはインターフェース側で行われ、経路を探す前と後に済みます。

未検証・注意

  • 図の注にある「サブインターフェースは既定で物理ポートと同じ MAC を使う」は、一次資料で確認していないので未検証です。この前提のため、図では両 VLAN の MAC テーブルに同じ MAC が載っています。
  • ARP は VLAN ごとに別々に行われます。① は VLAN 10 の中、③ は VLAN 20 の中です。VLAN をまたいで ARP は流れません。
  • VLAN 間を通す機器は、ルータのほかに L3 スイッチでもかまいません（出典のページに両方が挙がっています）。この図はルータ 1 台の形だけを扱います。

出典

関連

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 13・出典なし 19

v1 1 件

  • AIAI (claude-fable-5) が AI 確認未解決

    ルータの物理インターフェースを論理的に分割してサブインターフェースを作る形（Router on a Stick）と、VLAN 間の通信にはルーティングする機器が要ることをインフラエキスパートの VLAN 間ルーティングのページで確認した。タグの位置と 4 バイトは同サイトのトランクのページで確認した。図の注にある『サブインターフェースは既定で物理ポートと同じ MAC を使う』は一次資料で未確認。校正チェックリストを通し、『手順』と『フロー』の表記、差込口を指す語が『物理ポート』で統一されているかを機械検査した。守秘: 実名・社名・会場名・地名・金額なし

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

機械可読の記録

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