実験2

次のような、3つのネットワークを2台のルータで接続したネットワー クを構築する実験を行います。

ネットワーク構成図

但し、これを実現するのに、ルータ一台の他、スイッチ一台、パソコン一台だ けを使用します。 そのため、実験1同様にVLAN、 Virtual Machine を活用します。

ネットワーク構成図

なお、今回はスイッチでもルーティングを行います。 ポートと VLAN 間でルーティングします。

接続

まず、ルータ、スイッチ、PC を接続します。 これは実験1と同様です。 ルータの FastEthernet0/0 をスイッチの FastEthernet0/6 に、 ルータの FastEthernet0/1 をスイッチの FastEthernet0/7 につなぎます。 PC をスイッチの FastEthernet0/8 につなぎます。 なお、アドレスを設定せずにルータ、スイッチを輪になるように接続すると、 802.1d のプロトコルにより、輪ができている状態を解消するために、一部のポート が停止します。 これは、アドレスを振りなおした後でポートを起動すれば使用できるようにな りますので、問題ありません。

また、ルータやスイッチを接続するためのシリアルケーブルを PC に接続しま す。 PC では Tera Term などの端末ソフトを起動します。

スイッチ Catalyst 3560 の設定

設定はポート 6はルータポート、 ポート 7 を VLAN5 とします。 そして、ポート 8 は dot1q 指定の trunc に指定し、VLAN4 と VLAN 5 を通 します。 ルータはポート 6 と VLAN4 に接続し、それぞれ IP アドレスとして、 172.20.5.2/24 と 172.20.3.1/24 を設定します。 


configure terminal

vlan 4
exit

vlan 5
exit

ip routing

interface fastethernet0/6
no switchport
ip address 172.20.5.2 255.255.255.0
no shutdown
exit

interface fastethernet0/7
switchport mode access
switchport access vlan 5
exit

interface fastethernet0/8
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport mode trunk
switchport trunk allowed vlan 4,5
exit

interface vlan 4
ip address 172.20.3.1 255.255.255.0
no shutdown
end

スイッチの設定の確認は show vlan、show interfaces FastEthernet0/8 switchport などで確認します。 

catalyst3560#show vlan

VLAN Name                             Status    Ports
---- -------------------------------- --------- -------------------------------
1    default                          active    Fa0/1, Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4
                                                Fa0/5, Gi0/1
3    VLAN0003                         active
4    VLAN0004                         active
5    VLAN0005                         active    Fa0/7
1002 fddi-default                     act/unsup
1003 token-ring-default               act/unsup
1004 fddinet-default                  act/unsup
1005 trnet-default                    act/unsup

VLAN Type  SAID       MTU   Parent RingNo BridgeNo Stp  BrdgMode Trans1 Trans2
---- ----- ---------- ----- ------ ------ -------- ---- -------- ------ ------
1    enet  100001     1500  -      -      -        -    -        0      0
3    enet  100003     1500  -      -      -        -    -        0      0
4    enet  100004     1500  -      -      -        -    -        0      0
5    enet  100005     1500  -      -      -        -    -        0      0
1002 fddi  101002     1500  -      -      -        -    -        0      0
1003 tr    101003     1500  -      -      -        -    -        0      0
1004 fdnet 101004     1500  -      -      -        ieee -        0      0
1005 trnet 101005     1500  -      -      -        ibm  -        0      0

Remote SPAN VLANs
------------------------------------------------------------------------------


Primary Secondary Type              Ports
------- --------- ----------------- ------------------------------------------

catalyst3560#show interfaces FastEthernet 0/6
FastEthernet0/6 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is Fast Ethernet, address is 0025.83c7.fc41 (bia 0025.83c7.fc41)
  Internet address is 172.20.5.2/24
  MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  Full-duplex, 100Mb/s, media type is 10/100BaseTX
  input flow-control is off, output flow-control is unsupported
  ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
  Last input 00:00:06, output 00:00:08, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters never
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
  Queueing strategy: fifo
  Output queue: 0/40 (size/max)
  5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
     157 packets input, 17239 bytes, 0 no buffer
     Received 28 broadcasts (0 IP multicasts)
     0 runts, 0 giants, 0 throttles
     0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
     0 watchdog, 24 multicast, 0 pause input
     0 input packets with dribble condition detected
     1558 packets output, 151322 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
     0 babbles, 0 late collision, 0 deferred
     0 lost carrier, 0 no carrier, 0 PAUSE output
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

catalyst3560#show interfaces vlan 4
Vlan4 is up, line protocol is up
  Hardware is EtherSVI, address is 0025.83c7.fc42 (bia 0025.83c7.fc42)
  Internet address is 172.20.3.1/24
  MTU 1500 bytes, BW 1000000 Kbit, DLY 10 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
  Last input 00:00:01, output 00:04:16, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters never
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
  Queueing strategy: fifo
  Output queue: 0/40 (size/max)
  5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
     69 packets input, 6651 bytes, 0 no buffer
     Received 0 broadcasts (0 IP multicasts)
     0 runts, 0 giants, 0 throttles
     0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
     2 packets output, 128 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 0 interface resets
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out

catalyst3560#show interfaces FastEthernet 0/8 switchport
Name: Fa0/8
Switchport: Enabled
Administrative Mode: trunk
Operational Mode: trunk
Administrative Trunking Encapsulation: dot1q
Operational Trunking Encapsulation: dot1q
Negotiation of Trunking: On
Access Mode VLAN: 1 (default)
Trunking Native Mode VLAN: 3 (VLAN0003)
Administrative Native VLAN tagging: enabled
Voice VLAN: none
Administrative private-vlan host-association: none
Administrative private-vlan mapping: none
Administrative private-vlan trunk native VLAN: none
Administrative private-vlan trunk Native VLAN tagging: enabled
Administrative private-vlan trunk encapsulation: dot1q
Administrative private-vlan trunk normal VLANs: none
Administrative private-vlan trunk private VLANs: none
Operational private-vlan: none
Trunking VLANs Enabled: 4,5
Pruning VLANs Enabled: 2-1001
Capture Mode Disabled
Capture VLANs Allowed: ALL

Protected: false
Unknown unicast blocked: disabled
Unknown multicast blocked: disabled
Appliance trust: none

catalyst3560#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     172.20.0.0/24 is subnetted, 2 subnets
C       172.20.3.0 is directly connected, Vlan4
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/6

ルータの設定

IP アドレスは変わりますが、実験1とほとんど同じです。 


configure terminal
interface FastEthernet0/0
ip address 172.20.5.1 255.255.255.0
no shutdown
exit
interface FastEthernet0/1
ip address 172.20.2.1 255.255.255.0
no shutdown
end

ここで、 no shutdown を指定しないと、接続時に停止したポートが有効にな りませんので注意が必要です。

設定を確認するには、 show ip route を打つことで、自動的にルー ティングテーブルに接続したポートが自動的に追加されていることが確認でき ます。 

yourname#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     172.20.0.0/24 is subnetted, 2 subnets
C       172.20.2.0 is directly connected, FastEthernet0/1
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/0

実験の意味と原理

ネットワークの不通

このような設定では、 VPC1 から VPC2 へ ping を打つと、返事が返って きません。これは何故でしょう? 

C:\Documents and Settings\sakamoto>ping 172.20.2.3

Pinging 172.20.2.3 with 32 bytes of data:

Reply from 172.20.3.1: Destination host unreachable.
Reply from 172.20.3.1: Destination host unreachable.
Reply from 172.20.3.1: Destination host unreachable.
Reply from 172.20.3.1: Destination host unreachable.

Ping statistics for 172.20.2.3:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

C:\Documents and Settings\sakamoto>

これは双方のルータにおいて、ネットワーク情報が不十分なため、不明なネッ トワークを相手のルータに託せるか判断ができないためです。 Wire Shark で確かめてみましょう。

  1. VPC1 から ping 172.20.2.3 を送ると、 VPC1 ではデフォルトゲー トウェイが設定されているので、 172.20.2.3 宛の ICMP Echo パケットは 172.20.3.1 のルータに送られます。

  2. するとスイッチ側のルータに届きます。 スイッチ側のルータのルーティングケーブルには次のエントリがあります。 

    catalyst3560#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     172.20.0.0/24 is subnetted, 2 subnets
C       172.20.3.0 is directly connected, Vlan4
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/6
catalyst3560#
  3. このため、 172.20.2.0 ネット宛のパケットの宛先は見つかりません。 そのため、 VPC1 に ICMP Unreachable が送られます。
  4. VPC1 には Unreachable のメッセージが表示されます。
VPC1でのWiresharkの様子
VPC1 での Wireshark による ICMP メッセージ送受の表示

このため、ルーティングテーブルに必要な情報を書き込む必要があります。

スタティックルーティング(1)

とりあえず、スイッチ側のルータのルーティングテーブルにスタテイックに情 報を書いてみます。 


configure terminal
ip route 172.20.2.0 255.255.255.0 172.20.5.1
end

catalyst3560#show ip route
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
S       172.20.2.0 [1/0] via 172.20.5.1
C       172.20.3.0 is directly connected, Vlan4
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/6

このようにし、 VPC1 から ping 172.20.2.3 を送ると、先ほどと は違い、即座に反応はなくなり、 Time out が出るようになります。 

C:\Documents and Settings\sakamoto>ping 172.20.2.3

Pinging 172.20.2.3 with 32 bytes of data:

Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.
Request timed out.

Ping statistics for 172.20.2.3:
    Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),

C:\Documents and Settings\sakamoto>
  1. VPC1 から ping 172.20.2.3 を送ると、 VPC1 ではデフォルトゲー トウェイが設定されているので、 172.20.2.3 宛の ICMP Echo パケットは 172.20.3.1 のルータに送られます。

  2. するとスイッチ側のルータに届きます。 スイッチ側のルータのルーティングケーブルには次のエントリがあります。 

         172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
S       172.20.2.0 [1/0] via 172.20.5.1
C       172.20.3.0 is directly connected, Vlan4
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/6
  3. このため、 172.20.2.0 ネット宛のパケットの宛先が 172.20.5.1 であること が分かります。。 そのため、 172.20.5.1 宛にパケットがフォワーディングされます。
  4. VPC2 に ICMP ECHO が届きます。
  5. VPC2 から 172.20.3.3 宛の ICMP ECHO Reply が作られます。 VCP2 にはデフォルトゲートウェイが設定されているので、 172.20.3.1 へ送 られます。

  6. 1841 ルータ のルーティングテーブルは次の様になっています。 

        172.20.0.0/24 is subnetted, 2 subnets
C       172.20.2.0 is directly connected, FastEthernet0/1
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/0

    従って、 172.20.3.3 宛のパケットの転送先は計算できず、 VPC2 宛に ICMP Unreachable が 送られます。

  7. VPC2 に ICMP Unreachable が届きますが、それ以上何も起きません。 そのため、 VPC1 は何もメッセージを受けとりません。

  8. VPC1 はタイムアウトを表示します。

VPC2でのWiresharkの様子
VPC2 での Wireshark による ICMP メッセージ送受の表示

スタティックルーティング(2)

1841 ルータにスタティックルートを設定します。 


configure terminal
ip route 172.20.3.0 255.255.255.0 172.20.5.2
end

すると、初めて VPC1 の ping 172.20.2.3 に VPC2 からの返答が 返ってきます。

この時の各ルータのルーティングテーブルは次の様になっています。

CISCO 1841
     172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
C       172.20.2.0 is directly connected, FastEthernet0/1
S       172.20.3.0 [1/0] via 172.20.5.2
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/0
Catalyst 3560
    172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
S       172.20.2.0 [1/0] via 172.20.5.1
C       172.20.3.0 is directly connected, Vlan4
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/6

S はスタティックルートを表しています。

RIP

次に、各ルータのスタティックルートを削除して、 RIP プロトコルでルーティ ングテーブルを計算させましょう。

CISCO 1841

configure terminal
no ip route 172.20.3.0 255.255.255.0

router rip
network 172.20.0.0
end
Catalyst 3560

configure terminal
no ip route 172.20.2.0 255.255.255.0

router rip
network 172.20.0.0
end

このときのルーティングテーブルは次の様になっています。

CISCO 1841
     172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
C       172.20.2.0 is directly connected, FastEthernet0/1
R       172.20.3.0 [120/1] via 172.20.5.2, 00:00:19, FastEthernet0/0
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/0
Catalyst 3560
     172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
R       172.20.2.0 [120/1] via 172.20.5.1, 00:00:05, FastEthernet0/6
C       172.20.3.0 is directly connected, Vlan4
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/6

また、 Wire Shark で取得できる RIP のパケットは次の様になっています。

VPC1でのWiresharkの様子
VPC1 での Wireshark による RIP プロトコルの表示

OSPF

次に、RIP を止めて OSPF でルーティングテーブルを計算させましょう。

CISCO 1841

configure terminal
no router rip

router ospf 109
network 172.20.0.0 255.255.0.0 area 0
end
Catalyst 3560

configure terminal
no router rip

router ospf 109
network 172.20.0.0 255.255.0.0 area 0
end

このときのルーティングテーブルは次の様になっています。

CISCO 1841
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
C       172.20.2.0 is directly connected, FastEthernet0/1
O       172.20.3.0 [110/2] via 172.20.5.2, 00:14:41, FastEthernet0/0
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/0
Catalyst 3560
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     172.20.0.0/24 is subnetted, 3 subnets
O       172.20.2.0 [110/2] via 172.20.5.1, 00:13:20, FastEthernet0/6
C       172.20.3.0 is directly connected, Vlan4
C       172.20.5.0 is directly connected, FastEthernet0/6

また、 Wire Shark で取得できる OSPF のパケットは次の様になっています。

まとめ

ルータが2台以上あると、相互に独立に接続しているネットワークの情報を知 らなければなりません。 手動で行うのはスタティックルーティングで、これは各情報をじかに入力する ものです。 一方ダイナミックルーティングとして RIP や OSPF があります。 これらは、原理が大きく異なりますが、設定方法はかなり似ています。 但し、RIP はサブネットマスクを伝搬しませんので、その設定もありません。

また、 ping に関して、行きの経路が無い場合は ICMP unreachable を受ける ためエラーを検知できますが、帰りの経路が無い場合はエラーを受けることが できずタイムアウトします。

坂本直志 <sakamoto@c.dendai.ac.jp>
東京電機大学工学部情報通信工学科