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ネットワークプランニング
6月19日
RoutingとRouting Protocol
大竹 由美子
Copyright Yumiko OHTAKE
1
パケット転送
E0 : 150.193.4.1
Mac(E0)
E2 : 150.193.12.1
Mac(E2)
150.193.12.0/22
あて先
転送先
150.193. 4.0/22 自分で直接送信
150.193.12.0/22 150.193.4.1
150.193.12.2
150.193.4.2
150.193.4.2 255.255.252.0
Mac(H1)
AND 演算
150.193.12.2
150.193.12.0
Mac(H2)
Copyright Yumiko OHTAKE
2
パケット転送
E0 : 150.193.4.1
Mac(E0)
150.193.12.2
E2 : 150.193.12.1
Mac(E2)
150.193.12.0/22
150.193.4.2
150.193.4.2
Mac(H1)
Mac(E0) Mac(H1)
150.193.12.2
Copyright Yumiko OHTAKE
150.193.12.2
150.193.4.2Mac(H2)
3
パケット転送
E0 : 150.193.4.1
Mac(E0)
E2 : 150.193.12.1
Mac(E2)
150.193.12.0/22
あて先
転送先ポート
E0
150.193.4.0/22
E2
150.193.12.0/22
150.193.12.2
150.193.4.2
150.193.4.2
Mac(H1)
Mac(H2)
Mac(E0) Mac(H1)
Mac(E2)
150.193.12.2
Copyright Yumiko OHTAKE
150.193.12.2
150.193.4.2Mac(H2)
4
ルータの機能



ネットワークセグメントを接続する
Layer3の階層的アドレスに基づいて最適
な経路を決定する
着信ポートから適切な送信ポートへパ
ケットを転送する
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5
ルータのInterface


複数ネットワークセグメントを接続する
ネットワークの接点＝Network Interface


複数のネットワークを結ぶためには複数の
Network Interfaceが必要
Network InterfaceにはIP Addressが必
要

ホストに必要なのではない
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6
カプセル化（復習）
データ
アプリケーション層
プレゼンテーション層
セッション層
データ
ネットワーク・
ヘッダ
トランスポート層
ネットワーク層
データ・リンク層
物理層
ネットワーク・
フレーム・
ヘッダ
ヘッダ
セグメント
データ
パケット
データ
フレーム・
トレーラ
10010111010111010110001011000011
物理アドレス (MAC)
フレーム
ビット
論理アドレス (IP)
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7
宛先と送信元
あるホストにデータを送りたい
宛先
MAC Address
フレーム・ヘッダ
ネットワーク・ヘッダ IP Address
フレーム・ ネットワーク・
ヘッダ
ヘッダ
物理アドレス (MAC)
送信元
MAC Address
IP Address
データ
フレーム・
トレーラ
論理アドレス (IP)
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8
宛先までの経路の学習





ルータ同士が経路情報(Routing Table)
を交換するから
どうやって交換するの?
ルータ同士が経路情報を交換できるプロ
トコルを使うの
そのプロトコルは何?
ルーティングプロトコル
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9
Routing Protocol と Routed Protocol
Routed Protocol(ルーティング対象プロトコル)
ルータによって中継されるプロトコル
例： IP, IPX
注意)ネットワーク層をサポートしていないNetBEUIなどはルーティングできない
Routing Protocol(ルーティングプロトコル)
テーブルを維持するためにルータ間で使われる
例： RIP (Routing Information Protocol)
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
OSPF (Open Shortest Path First)
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10
ルーティング

ルータはネットワーク層で宛先を判断す
る
アプリケーション
アプリケーション
プレゼンテーション
プレゼンテーション
セッション
セッション
トランスポート
トランスポート
ネットワーク
ネットワーク
ネットワーク
データ・リンク
データ・リンク
データ・リンク
物理
物理
物理
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11
ルーティング


ルータは宛先アドレスを参照するため、受信し
たフレームをパケットに分解
ルーティングテーブルから検索し、再度データリ
ンク層フレームにカプセル化し、適切なインター
フェイスに送信
フレーム・ ネットワーク・
ヘッダ
ヘッダ
フレーム・ ネットワーク・
ヘッダ
ヘッダ
フレーム・ ネットワーク・
ヘッダ
ヘッダ
データ
フレーム・
トレーラ
ルータが受信したフレーム
データ
フレーム・
トレーラ
フレームヘッダを取り除き
宛先IPアドレスを確認する
フレーム・
トレーラ
フレームに再カプセル化し
適切な宛先に送信する
宛先がなければパケットを破
棄する。
データ
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12
ルーティングテーブル

ルータに保存される経路選択情報


宛先までの経路およびメトリック(距離)
隣接している機器情報だけでなく、ルーティング
プロトコルで交換されたルータ情報が保存されて
いる
B
A
E0
E1
宛先ネットワーク
送出ポート
A
B
C
E0
E1
S0
S0
C
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13
経路はいつも同じ?



ルーティングプロトコルで決まる経路はい
つも同じ?それとも違う?
常に同じ行き方をして欲しいときは静的
ルーティング
状況に応じて最適な経路を選択して欲し
いときは動的ルーティング
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14
静的(スタティック)ルーティング


手動でルーティングテーブルを作成し、常に
一定の経路を経由するようにすること
スタブネットワーク（外部と一箇所で接続さ
れたネットワーク)のときなどに使用する



例）PC
利点
負荷が低い
欠点
ネットワークが増えるとすべての機器に設定
を追加しなければいけない
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15
動的(ダイナミック)ルーティング

ルーティングプロトコルを用いて随時最適なルートを
選択することを動的ルーティングという


利点
自動でネットワーク状況の変化に対応するので手間がか
からない
欠点
負荷が高い
帯域幅を消費するのでトラフィックが多いと影響する
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16
RIP

ディスタンス ベクタ ルーティング プロト
コル





メトリックはホップ数だけで決まる。
ホップの最大数は15。
30秒ごとにアップデートする。
必ずしも最速の経路をパケットが選択でき
るとは限らない。(次ページ参照)
アップデート送信のために多量のネット
ワークトラフィックを生成する。
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17
RIP

ホップ数のみで経路を選択する
(帯域幅を考慮しない)
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18
RIP

ホップ数は15まで
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10
16
15
14
13
12
11
9
8
7
6
5
4
3
2
1
19
メトリック

経路を決定にするために参考にするもの





ホップ数
帯域幅
負荷
遅延
信頼性
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20
RIP2


ルーティングはRIPと同じ
クラスレスなアドレス処理

RIPはクラスフルな処理しかできない
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21
OSPF

リンク ステート ルーティング プロトコル



ネットワークをエリアに分割し、エリア内の
ネットワークのすべてのトポロジを交換する
メトリックは管理者が決定できる（どのメトリッ
クを重要視するか重み付けができる）
パケットはメトリックのもっとも小さな経路を
選択する
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宛先と送信元
あるホストにデータを送りたい
送信元
宛先
MAC アドレス
MAC アドレス
% nslookup www.cisco.com
Server: dns-tokyo.cisco.com
Address: 64.104.14.184
Name:
www.cisco.com
Address: 198.133.219.25
IP アドレス
IP アドレス
www.cisco.com
DNS
198.133.219.25
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なぜ届く？
アプリケーション
FTP
HTTP SMTP DNS
DNS
FTP
プレゼンテーション
セッション
トランスポート
TCP
UDP
IP
ネットワーク
RARP
ARP
データ・リンク
物理
インターネット
LAN
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WAN
24
ISPの内部構造（概略図）
Network
ISP
ルータ
ルータ
IGP
ルータ
ルータ
IGP
ルータ
IGP
Network
他のISPへ
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25
経路（ルート）

ルータの主な仕事



目的ネットワークへ到達する経路の選択
パケット転送
経路選択（ルーティング）


ネットワーク層(L3) のIPアドレス
ルーティングテーブルによる経路評価



ルーティングテーブルの収集
ルーティングプロトコルのタイプ
最適な経路に対するインターフェイスへの転送
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26
経路（ルート）の種類

静的ルート


管理者が手動で設定・更新する経路
動的ルート


状況に応じて自動的に設定・更新される経
路
ルータ間で交換される
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27
静的ルート

メリット

セキュリティ高


データ量の減少



ネットワークについての情報をルータ間で交換しなくてよい
ネットワークへ経路が 1 つだけの場合（スタブ・ネットワーク）
オーバーヘッドを防ぎ、負荷を減少
デメリット

大規模・高信頼性ネットワークには不向き


全てのネットワークの経路情報を書くのは負荷高
経路情報の設定ミス、忘れなどを起こしやすい
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28
静的ルートのコマンド例
172.16.1.1
172.16.1.2
172.16.0.0/16
192.168.1.0/24
S0
E0
192.168.2.0/24
172.16.0.0/16 : S0
192.168.2.0/24 : E0
ルータは、192.168.1.0/24
を知らない。
でも人間は知っている。
Router(config)# ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 172.16.1.1
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Router(config)# ip route 192.168.1.0
255.255.255.0 S0
29
show ip routeコマンド

ルーティング・テーブルの内容を調べる


アドバタイズされたルーティングテーブルの内容と種類
直接接続されているネットワークやサブネットワーク
C:直接接続、S:静的ルート、R:RIP、I:IGRP
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30
ルーティングテーブルの見方
メトリック値
S 192.168.2.0/24 [1/0] via 192.168.1.2
Routing
Protocol
受信した
ネットワーク
アドレス
Administrative
Distance
Administrative Distance
Static --- 1
Protocolは
IGRP --- 100 Routing
複数同時使用可
OSPF --- 110
RIP --- 120
経路情報
の送信元
その他、
どのくらい前に経路情報を受け取ったか、
どのインターフェイスを通じて受け取ったか
などの情報が表示される
同じ経路情報が複数のRouting Protocolに
よって受信していた場合は、この値によって
信頼すべき情報を選択する
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31
経路交換の仕組み - 1
Network
B
Network
A
初期状態
A←0
B→0
A←1
B→1
+
Network
C
B←0
C→0
B←0
C→0
隣から来たルーティングテーブルの
ホップ数には必ず1を足す
同じ経路が存在した場合はホップ数
を比較し、大きいものを破棄する
Network
D
C←0
D→0
B←0
C→0
A←1
B←0
C→0
A←1
D→1
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B←0
C→0
A←1
+
C←1
D→1
32
6.2.5
経路交換の仕組み - 2
Network
B
Network
A
Network
C
A←0
B→0
B←0
C→0
A←1
D→1
B←1
C→1
A←2
D→2
+
C←0
D→0
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Network
D
C←0
D→0
C→0
D→0
A←2
B←1
33
ディスタンス・ベクタルーティングプロトコルの問題点
ルーティング・ループ
③パケットがルー
プしてしまう
A経由(Hop2)で行けるよ
E経由(Hop1)で行けるよ
D経由(Hop5)で行けるよ
直接行けるよ
B経由(Hop3)で行けるよ
①Network1
がダウン
A経由(Hop2)で行けるよ
C経由(Hop4)で行けるよ
②間違った情報
を信じてしまう
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34
問題点の解決方法

最大値カウント


スプリットホライズン


教えてもらったルータに同じ情報は教えない
ポイズンリバース


メトリックが15を超えたらパケット破棄
自分が持っているネットワークが落ちたことを無限
遠（RIPだと16）として告知
ホールドダウンタイマー

ルートの変更情報を全員に伝わるまで待つ
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35
ルーティングプロトコル動作確認コマン
ド

show ip rip database


show ip protocols


ルータに設定済みのルーティングプロトコルに関
連する情報
show ip route


RIPデータベースを表示
IPルーティングテーブルを表示
show ip interfaces

インターフェイスのレイヤ３情報を表示
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36
show ip protocols コマンド(RIP)

ルーティング・タイマとネットワーク情報の確認



ルーティング更新は 30 秒ごとで、次の更新まで 13 秒
アドバタイズするネットワーク
アドミニストレーティブ・ディスタンスが 120
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37
show ip interfaces コマンド

I/Fの状態とパラメータの確認



送受信できるI/Fは、「UP」
送受信できないI/Fは「DOWN」
レイヤ3情報も表示（show interfaceでは表示されない）
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38
コマンドまとめ
PC, ルータ(左)はIPアドレス、RIP等の設定
が終わっているとする。
172.16.1.2
①
①
172.16.1.1
192.168.2.1
interface ethernet 0
ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
interface serial 0
ip address 172.16.1.1 255.255.0.0
172.16.0.0/16 : S0
192.168.2.0/24 : E0
192.168.1.0/24
②
①
①
①直近までOK
②隣の隣以降もOK
②
router rip
network 192.168.2.0
network 172.16.0.0
172.16.0.0/16 : S0
192.168.2.0/24 : E0
192.168.1.0/24 : 172.16.1.2
Copyright Yumiko OHTAKE
39
まとめ

ディスタンス・ベクタルーティングプロトコル

ルーティングループという問題





RIP




最大値カウント
スプリットホライズン
ポイズンリバース
ホールドダウンタイマー
更新間隔は30秒
メトリックはホップ数のみ
アドミニストレーティブディスタンスは120
トラブルシューティング

show ip route, show ip protocols, debug コマンドなど
Copyright Yumiko OHTAKE
40