FE EXAM

ルータ(ネットワーク間の中継機器)

異なるネットワーク間で経路を選びデータを中継する機器。

DIAGRAM
ネットワークA
ルータ
ネットワークB
異なる2つのネットワークを、ルータが経路を選んでつなぐ(L3で動作)ネットワークA192.168.1.0/24PC192.168.1.10PC192.168.1.11PC192.168.1.12ルータ経路を選んで中継L3 (第3層)ネットワークB10.0.0.0/24PC10.0.0.5PC10.0.0.6PC10.0.0.7宛先10.0.0.5 → ルータが経路を判断して転送
解説

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ルータとは

網Aルータ中継網B異なるネットワークの橋渡し役

ルータとは、異なるネットワーク間で経路を選び、データを中継する機器です。たとえば自宅のLANとインターネットのように、別々のネットワークをつなぐ役割を担います。

ネットワーク(=つながったコンピュータの集まり)が違うと、そのままではデータを届けられません。ルータは両方のネットワークに足を置き、宛先のIPアドレスを見て「どちらのネットワークへ送ればよいか」を判断してデータを渡します。

身近な例で考えると、町と町をつなぐ交差点の交通整理に似ています。各地から来た荷物(データ)の宛先を見て、正しい道へ送り出すのがルータの仕事です。上の図解では、ネットワークAのPCからネットワークBのPCへ、ルータが経路を選んで届ける様子を示しています。

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動作層(L3)

OSI参照モデルでの動作層L3 ネットワーク層IPアドレス → ルータL2 データリンク層MACアドレス → L2スイッチL1 物理層電気信号 → ハブ

ルータは、OSI参照モデル(=通信の役割を7つの層に分けた考え方)のネットワーク層(第3層, L3)で動作します。L3で扱うIPアドレスを見て、宛先のネットワークを判断するためです。

動作する層によって、機器が「何を手がかりに転送するか」が変わります。
ルータ(L3):IPアドレスを見て、異なるネットワーク間を中継する
L2スイッチ(L2):MACアドレスを見て、同じネットワーク内で転送する
ハブ(L1):宛先を見ず、信号をそのまま全ポートに流す

ルータが「異なるネットワークをまたげる」のは、IPアドレスという世界共通の住所を読み取れるからです。MACアドレスだけを見るL2スイッチは同じネットワーク内でしか配達できませんが、ルータはより広い視点で配達先を判断できます。

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ルーティングの仕組み

ルーティングテーブル(経路表)宛先ネットワーク次の転送先10.0.0.0/24ルータB172.16.0.0/24ルータC0.0.0.0/0既定(外部)

ルーティングとは、データを宛先まで届けるための経路を選ぶ処理のことです。ルータはこの判断のためにルーティングテーブル(経路表)という一覧を持っています。

データを受け取ったルータは、次の手順で配達先を決めます。
・① 受信したパケット(=データの小包)の宛先IPアドレスを読む
・② ルーティングテーブルと照らし合わせ、その宛先に合う行を探す
・③ 見つかった「次の転送先」へパケットを送り出す

テーブルに載っていない宛先は、デフォルトルート(0.0.0.0/0)として「とりあえず外部へ」送ります。これはちょうど、宛先不明の荷物を「本局へ回す」郵便局の仕組みに似ています。複数のルータがこの中継をバケツリレーのように繰り返すことで、データは世界中のどこへでも届くのです。

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なぜIPアドレスで判断するのか

パケット宛先: 10.0.0.5ルータIPを読んで経路を選択ネット B10.0.0.0/24宛先IPが「10.0.x.x」→ネットBへ、と判断

ルータは宛先のIPアドレスを見て経路を決めます。なぜIPアドレスかというと、IPアドレスには「どのネットワークに属しているか」という情報が含まれているからです。

IPアドレスは「ネットワーク部+ホスト部」という2つの部分でできています。
ネットワーク部:どのネットワークかを表す(住所でいう「都道府県・市区町村」に相当)
ホスト部:そのネットワーク内の個別の機器を表す(「番地・部屋番号」に相当)

ルータは受け取ったパケット(=データの小包)の宛先IPアドレスからネットワーク部だけを取り出し、ルーティングテーブルと照らし合わせます。「宛先は10.0.0.xのネットワーク → そちら側のポートへ転送」という判断です。同じネットワーク内にしか届けられないL2スイッチと違い、ルータは世界中のどこへでも中継できます。

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デフォルトゲートウェイとは

PC.1.10ルータデフォルトゲートウェイインターネット外への出口 = デフォルトゲートウェイ

デフォルトゲートウェイ(=「デフォルト」は「既定の・標準の」という意味、「ゲートウェイ」は「外へ出る門」という意味)とは、PCが自分のネットワークの外にデータを送りたいときに、最初に頼る機器(ルータ)のIPアドレスのことです。

たとえば自宅のPCがWebサイトを開くとき、データはいきなりインターネットへ飛び出せません。まずデフォルトゲートウェイ(= 自宅のルータ)へ送り、そこから先は外のネットワークへ転送してもらいます。
LAN内の宛先(例: 同じ会社の別のPC):ルータを経由せず直接届けられる
LAN外の宛先(例: インターネット上のサーバ):まずデフォルトゲートウェイ(ルータ)へ渡す

身近な例で考えると、会社の「守衛室・受付」に似ています。社内への来客(LAN内通信)は直接案内できますが、外から荷物を受け取ったり外へ荷物を出したりするときは、まず守衛(デフォルトゲートウェイ)を通す──というイメージです。PCのネットワーク設定で「デフォルトゲートウェイ」を設定するのは、この「外への出口ルータ」を教えてあげるためです。

練習問題

🎯
基本情報技術者 練習問題

Q1.ルータの役割の説明として最も適切なものはどれか。
A.受信した信号を増幅して全ポートにそのまま流す
B.異なるネットワーク間で経路を選び、データを中継する
C.電気信号を光信号に変換する
D.同じネットワーク内の機器に固定IPを割り当てる
Q2.ルータが主に動作するOSI参照モデルの階層はどれか。
A.物理層(第1層)
B.データリンク層(第2層)
C.ネットワーク層(第3層・L3)
D.アプリケーション層(第7層)
Q3.ルータが宛先までの経路を決めるために参照するものはどれか。
A.MACアドレステーブル
B.ルーティングテーブル(経路表)
C.ポート番号の一覧表
D.DNSのキャッシュ

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