図で解剖！スイッチ＆ルータ 第3回

スイッチとRIP、OSPFについて知ろう

ルーティングとレイヤ3スイッチの関係とは

ルータの経路決定の仕組み

　前パートの通り、宛先が同一のネットワークにある場合はARPを用いた直接送信になるが、異なるネットワークへのパケットの中継はルータを介した間接送信になる（図3）。では、ルータはどのようにパケットを宛先のネットワークまで送っているのだろうか？

図3　直接送信と間接送信の違い

　2つのネットワークが1台のルータで接続された構成を考えてみよう。この場合、ルータはパケットの配送経路を2つだけ知っていれば済む。次に、3つのネットワークが2台のルータで直列的に接続された構成を考えてみよう。2台のルータはそれぞれ端末からパケットを受け取ったら、宛先の端末に直接届けるのか、あるいは別のルータに再中継を依頼するのか、パケットの宛先IPアドレスを見て適切に判断しなければならない。

　このように、ネットワーク全体の構成が複雑になると、ルータの仕事が増える。ルータは自分自身が直接つながっているネットワークだけでなく、ネットワーク全体のトポロジ^※3を知っていなければならないことになる。

※3：トポロジ　ネットワーク内でルータや端末がどのように接続され、全体構成がどのようになっているのかを示す言葉。「位相幾何学」を意味したが、ネットワークでは機器の位置関係や接続関係を表わす概念として使われる

　それでは、複数のルータによってパケットが中継される場合、どのルータが最終目的地までの経路を決定するのだろう？　この問題に対しては、2つの対策が考えられてきた。

1. ホップ・バイ・ホップ（hop-by-hop）ルーティング

　中継点に位置するすべてのルータが独立して経路を判断する。それぞれのルータは、パケットの宛先アドレスを見て、個別に最適な経路を判断して次のルータに送る。

ソース（source）ルーティング

　送信元の端末から最初にパケットを受け取ったルータ（エッジルータ）、あるいは送信元の端末が配送経路を決定し、その情報をパケットに付けて次のルータへ向けて送り出す。それ以降の中継ルータは、エッジルータまたは送信元の端末がパケットに付加した情報に従って、次の中継ルータに送る。

　この両者のそれぞれに長所・短所があるが、IPネットワークでは歴史的にホップ・バイ・ホップルーティングが使われてきた。ルーティング処理が複数のルータに分散されるため、個々のルータの負荷が軽くなり、ネットワーク全体のコストが下がるというのが最大の理由だ。また、ネットワークが部分的に変更されたとき、変更箇所の近隣のルータを再設定するだけで対応できるという点も大きい。中央集権的な管理者がいないインターネットにも適している。

　ただし、障害や設定ミスにより経路がループしたり、ネットワーク全体としては最適でない経路が選択される可能性もある。

ルーティングテーブル

　では、ルータはどのように経路を決めているのだろうか？　ルータは「ルーティングテーブル（経路表）」と呼ばれるデータベースをメモリに保持している。このデータベースは「宛先ネットワーク」をキーとして、「次の中継ルータ」や「パケットを送出するネットワークインターフェイス^※4」などの情報を関連して記録している。ホップ・バイ・ホップルーティング方式では、ルータは以下のように動作する（図4）。

図4　ルータごとに経路を決めるホップ・バイ・ホップルーティング

※4：ネットワークインターフェイス　パケットやフレームが実際に送受信される出入口を指す用語で、Ethernetポートのほか、ISDN BRIポート、V.35ポートなどの物理インターフェイスがある

端末やルータからパケットを受信
パケットの宛先IPアドレスから宛先ネットワークアドレスを計算
ルーティングテーブルを参照し「次の中継ルータ」等の情報を取得
次の中継ルータへパケットを送信

　ここで、宛先ネットワークがルーティングテーブルにない場合は、あらかじめ「デフォルトゲートウェイ」として登録しておいたルータへ、パケットを送信する。この経路を「デフォルトルート」と呼ぶ。この動作は「自分が経路情報を持っていない宛先については、経路選択は別のルータに委ねる」という考え方に基づく。

（次ページ、「静的ルーティングと動的ルーティング」に続く）