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若手に受けて欲しい!! ルーティング の仕組み ( 入門 編) 研修コースに参加してみた


2020-11-25 更新

今回参加した研修コースは 若手に受けて欲しい!! ルーティングの仕組み です。

このコースの後続として実践編があるのですが、このコースではその実践で必要となる仕組みを講義主体で学びました。

講義主体とは言え、講義の進め方がとても理解しやすく、絵などを使って全体の体系から広くガイドしながら、詳細に説明されるので、「なぜ、そうなっているのか」がわかりました!

そのお蔭で、仕組みを知れば知るほど、シンプルで単純な処理でネットワークが繋がっていて、そうしないとレイテンシが出てしまうんだなぁ、と気づけました。逆にシンプルなことしか出来ないために、数多くの設定が必要になり、さらにはその設定ルール(プロトコル)を知る必要があるのですね。

では、どんな内容だったのかレポートします !

コース情報

想定している受講者
  • ネットワーク技術( LAN, TCP/IP )の基本的な用語や仕組みを理解していること。
  • Windows の基本操作ができること。
受講目標 ルーティングの仕組みと代表的なルーティングプロトコルについて理解し、基本的な設定がわかる

講師紹介

インフラ系と言えば、 新谷 泰英 さん です。 新谷さんはホワイトボードにネットワーク図を書きながら、説明されることが多いのですが、これがとても上手くてわかりやすいんです。

この「参加してみた」レポートにも図を入れていますが、これはすべて新谷さんが書いたホワイトボードの図をそのままトレースしたものです。

新谷 泰英
新谷 泰英
どうすれば技術を身につけられるか、理解できるか、研究しつづけるインフラ系の人気トレーナー

ルーティングとは?

まずはルーティングとは何をするものか、ザッとホワイトボードに説明いただきました。

  • ルーティングとは経路選定
  • 数のネットワークに繋がっていることが多いので、目的地に向けて最適なルートを考える
  • ルーティングの基本は IP
    • Internet Protocol インターネットプロトコル の略
    • パケットを分割して送る
      • 1 個 1 個を少ない処理で送る (丁寧に送ると回線が渋滞する)
    • Hop by Hop Routing という方式を使っている
      • ネットワークアドレスを使う
      • 接続しているネットワークを Hop しながら目的のネットワークを目指す
        • 例えば、 A から G に行きたい
        • A-B-D-E-C-F-G
      • 予め最適経路を計算しない
        • 膨大になってしまう
        • A がやることは G への最適経路を計算するのではなく、繋がっている B か C を選択するだけ
        • 選択が必ずしも正しい訳ではない (ミスを許容している)
    • 見た目上の距離だけでなく回線速度や混雑状況も影響する

TCP/IP

では、その IP について、さらっとおさらいします。

  • IP アドレス
    • 192.168.17.88*
    • [192.168.17.][88*]
      • [ネットワークID.][ホストID]
      • ネットワーク部.ホスト部ともいう
    • なぜ 192.158.17 と 3 つも使うのか?
      • サブネットマスクでネットワーク ID がどれか指し示している
      • 255.255.255
      • /24 と書かれることもある ( CIDR表記、 Prefix 値とも言われる)
  • パケット
    • 直接配送と間接配送がある
      • 直接配送: ネットワークで繋がっている機器を直接繋ぐ
        • MAC アドレスだけで届く
        • L2 ともいう
      • 間接配送: 先に出てきた Hop by Hop で目的地を繋ぐ
        • IP アドレスを使う
        • パケットの経路の宛先と目的地の宛先、 2 つが必要になる
        • L3 ともいう

その IP が実際にどんなものかコマンドプロンプトで ipconfig /all を実行して確かめました。

特殊な IP

ipconfig /all で出てきた IP の中で、特殊な IP を紹介いただきました。

  • ホスト ID が「 0 」
    • ネットワークアドレス
    • 192.168.17.0 /24
  • ホスト ID がすべて「 1 」
    • ブロードキャストアドレス
    • 192.168.17.255 /24
  • 0.0.0.0
    • あとで解説します!
    • デフォルトルートを表現するために使う

MAC アドレスを辿るために LAN 内の機器にすべてブロードキャストして特定しているんですね。

この話を伺うと、丁寧に送るのではなく簡単・単純にやる、というところがわかります。

ルーティングの仕組み

ここから本題です。

  1. パケットに入っている宛先の IP アドレスを取り出す
  2. ルーティングテーブル (表形式の地図) を参照する
    • 速さを重視して最適ルートの計算処理はしていない
    • テーブルにない IP アドレスがあればパケットを破棄する
    • ルーティングの難しさはこのルーティングテーブルにある
  3. メトリクスと呼ばれるコスト、通信速度が速いほうが選ばれる

ルーティングテーブルとは

  • 宛先のネットワークと経路をまとめた一覧表
  • 転送先はネクストホップと言われる

  • ルータに直接つながっているネットワークは簡単
    • 自動で設定される
  • 問題は Rt1 から見た (3) の経路情報
    • 人間が設定するか、自動で設定するか、どちらかで追加する

  • 補足として、この図にない (5) のネットワークが送信先と指定された場合
    • 「すべて」を追加して、とりあえず転送する
    • これが先程のデフォルトルート

他のルータに問い合わせたりすることなく、ただただ、自身の一覧表をみて無ければパケットを捨てます。本当に仕組みそのものはシンプルに簡単にしているんですね。

ルーティングテーブルの設定方法

では、そのルーティングテーブルをどのように設定するのでしょうか。

  • 直接接続
    • ルータのインターフェイス(ポート)に割り当てた IP アドレスとサブネットマスクを登録する
  • スタティックルート
    • 手作業で経路情報を登録
  • ダイナミックルート
    • ルータ同士が情報交換して自動で登録

ちなみに、ルーティングテーブルにもし同じ宛先に経路が 2 つあった場合、上の順番で優先されます。(直接接続 > スタティックルート > ダイナミックルート)

なお、このスタティックルート、ダイナミックルート、これは何度か「参加してみた」レポートでも出てきましたので、ここでは割愛します。

作って学ぶ LAN 構築 研修コースに参加してみた

ここからはじめる OSPF 研修コースに参加してみた

ルーティングプロトコル

そのダイナミックルートで使うルーティングプロトコルです。

ダイナミックルート
  |
  |― 大規模: EGP: 70 万経路を記憶できる -> インターネットで使われている
  |
  |― 中小規模: IGP
    	|
    	|― ディスタンスベクター RIP など
    	|
    	|― リンクステート OSPF など
    	|
    	|― その他 EIGRP
  • EGP ( Exterior Gateway Protocol )
    • BGP で実装されている
    • 経路情報をまとめている
    • ex. 192.168.0.1, 192.168.1.0 … RtA -> 192.168. RtA
  • IGP ( Interior Gateway Protocol )
    • ルータの数 (距離や方向) で経路選定する: RIP など
      • お手軽、カンタンな仕組みなので、今日この教室だけで使う、といった用途
    • 通信速度 (混雑具合は処理が重いので加味されない) で経路選定する: OSPF など
      • もっとも使われている
      • 隣同士を繋いで情報交換をしながら全体地図を各ルータが持っている
      • 処理負担が重い…
  • ハイブリッド EIGRP
    • Cisco 独自のプロトコル (経路情報を 2 つ持っている)

その他 Cisco 資格で試験に出るクラスフル/レスルーティングプロトコルや、同じ経路に複数経路があるときにどういう基準があるのか、ロンゲストマッチ、アドミニストレーティブディスタンス・メトリックなどについて紹介頂き、このコースは修了しました。

まとめ

このコースでは実践編で必要となる仕組み (知識) を、講義主体で学びました。

ルーティングをはじめ、ネットワークはコンピュータが考えずに転送できるよう仕組み (ルール) が作られ、それが徹底されていることがわかりました。とはいえ、ルーティングテーブルの作り方を見ていると、 OSPF など頭のいい自動化のやり方でコンピュータに負担はかかるものの、便利さと確実に届くことを担保していたり、知れば知るほど、とても興味深いですね。

ネットワークを学び始めたけど面白い! と思った方には、ルーティング全体の地図を得るようなコースなので、とてもオススメです!


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