第3回：ネットワーク層とルーティングの基礎

L1・L2で「物理接続」と「セグメント内の通信」ができるようになりました。

次に重要なのが「異なるネットワーク間の通信」を実現するネットワーク層（Layer 3）の理解です。

本記事では、インフラエンジニアに必須なIP設計・ルーティング・冗長化の基本、プリセールスとして抑えるべき設計上の論点を丁寧に解説します。

L3（ネットワーク層）の役割とは？

ネットワーク層では、異なるセグメント間での通信を担います。ここで登場するのが以下の要素です：

IPアドレス

通信の宛先

ルーティング

どの経路で届けるかの制御

ゲートウェイ

別ネットワークへの出入口

この階層が正しく設計・動作していなければ、同じLANケーブルで接続していても通信できないという事態が起こります。

IPアドレスとサブネットの基本

IPアドレスは、デバイスごとに割り振られるネットワーク上の住所です。

IPv4アドレスの構造

• 例：192.168.10.5/24
  • 「192.168.10」がネットワーク部（/24）
  • 「5」がホスト部（PCやサーバの識別子）

サブネットマスク

• /24 ＝ サブネットマスク 255.255.255.0
• サブネットを変えることで、ネットワークの分離と管理が可能になります

設計のポイント

• DHCP or 固定IPを使い分ける
• ゲートウェイ（例：192.168.10.1）の重複に注意
• IP枯渇・重複リスクを防ぐために、計画的なIPアドレス管理が必要

ルーティングの仕組みと種類

1. 静的ルーティング（Static Routing）

• 手動で経路を設定する方式
• 小規模・シンプルな環境に向く
• 設定例（Cisco）： nginxコピーする編集するip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.10.254

2. 動的ルーティング（Dynamic Routing）

• ルーター同士が経路情報を自動交換
• 大規模環境や複雑な冗長構成で使われる

プロトコル	特徴
OSPF	内部向け。経路コストで選択
BGP	インターネットでも利用。経路制御が柔軟

3. デフォルトルート（Default Route）

• 例：0.0.0.0/0 → インターネットへ出る「出口」の指定
• 通常はルーターやファイアウォールが終端

ゲートウェイとセグメント間通信

ゲートウェイは、「自分が属するネットワーク以外と通信したいときに使う中継役」です。

• 例：192.168.10.5の端末が、192.168.20.10にアクセスしたいとき
  • 自ネットワーク外 → ゲートウェイ（例：192.168.10.1）にパケットを送信
  • ゲートウェイはルーティングに従って転送

L3スイッチとルーターの違い

項目	L3スイッチ	ルーター
主な役割	VLAN間ルーティング	異ネットワーク間の中継
速度	高速（L2チップ搭載）	低速（詳細制御あり）
用途	社内LAN内通信	拠点間・外部接続など

VRRPと冗長化技術の基本

ネットワーク設計では「ゲートウェイが落ちたら通信不能」というリスクを回避するため、冗長化が重要です。

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）

• 仮想IPアドレス（VIP）を用意し、複数のルーターの中で1台を「アクティブ」とする
• アクティブ機が落ちたら、バックアップ機が自動で引き継ぐ

項目	説明
仮想IP	クライアントが設定するゲートウェイ
マスター	通常時のゲートウェイ役
バックアップ	障害時に自動昇格する待機機器

→ クライアント側から見れば「常に同じIP」に通信しているように見える

VRRPと冗長化技術の基本

ネットワーク設計では「ゲートウェイが落ちたら通信不能」というリスクを回避するため、冗長化が重要です。

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）

• 仮想IPアドレス（VIP）を用意し、複数のルーターの中で1台を「アクティブ」とする
• アクティブ機が落ちたら、バックアップ機が自動で引き継ぐ

項目	説明
仮想IP	クライアントが設定するゲートウェイ
マスター	通常時のゲートウェイ役
バックアップ	障害時に自動昇格する待機機器

→ クライアント側から見れば「常に同じIP」に通信しているように見える

実際の構成イメージ

【VLAN10】（192.168.10.0/24）─┐
                              │
                           [L3スイッチ] ─ デフォルトゲートウェイ → [FW] → Internet
                              │
【VLAN20】（192.168.20.0/24）─┘

※ 各VLANの通信はL3スイッチでルーティング
※ FWとL3スイッチ間はVRRP構成で冗長化

よくあるトラブルとその原因

症状	原因	層
他セグメントのPCにpingが届かない	ゲートウェイ未設定 or ルーティング未定義	L3
インターネットに出られない	デフォルトルート未設定 or DNS不整合	L3/L7
VIPにpingが通らない	VRRP構成ミス、プライオリティ設定不備	L3

まとめ

ネットワーク層（L3）は、「セグメントを超える通信」を成立させる心臓部です。

適切なIP設計とルーティング設定、そして冗長化が揃ってこそ、信頼性の高いインフラが実現されます。

プリセールスとしては、こうした構成を要件に基づいて提案できることが大切です。