演習03 ルータの基本設定

・この演習は実機／PacketTracer共通です。説明にはPacketTracerの画面写真を使用していますが、実機でも同じように接続・コマンド入力すれば同じように動作します。

ルータがない場合の通信

スイッチ（またはハブ）で通信する場合

ネットワーク図

ルータの役割について理解するため、まずは下図のようにスイッチ（またはハブ）とPCを接続します。

単にフレームの転送をするだけなら、スイッチにはなにも設定する必要はありません。

必要機材

以下の機材が必要です。

	種類	台数	説明	実行例で使用した機種
	スイッチ	1台	何でも可（スイッチがなければハブでも可）	2600
	PC	2台	機種は問わない。OSも何でも可	PC-PT
	ケーブル	2本	ストレート・ケーブル	Copper Straight Through

PCアドレスの設定

ネットワーク図中にもありましたが、2台のPCには、次のようにアドレスを設定します。ルータを介さない接続をする場合は、接続する各ノードにはネットワーク部が共通するIPアドレスを設定する必要があります。

この例の場合、サブネットマスクが 255.255.255.0 、つまり上位24ビットがネットワーク部なので、192.168.0 の部分がネットワーク部、各アドレスの最後の .101 や .201　の部分がホスト部です。

ネットワークの講義で『同じネットワーク』と言う時は、このように『ネットワーク部が共通するIPアドレスを持ち、ルータを経由せずに通信できる範囲』を指します。

疎通確認

それでは、PC-Aのコマンドプロンプトでpingを用いて、通信ができることを確認しましょう。

C:\>ping␣192.168.0.201⏎
Pinging 192.168.0.201 with 32 bytes of data:

Reply from 192.168.0.201: bytes=32 time=1ms TTL=128
Reply from 192.168.0.201: bytes=32 time=0ms TTL=128
（以下略）

接続・設定を間違えていなければ、このように通信が出来るはずです。

スイッチでは通信が出来ないケース

PC-Bのアドレスを変更

では、機材の接続はそのままで、PC-Bのアドレスを次のように変更してみましょう。

変更後のアドレスは、PC-Aとはネットワーク部が異なる物になっています。

疎通確認

再びpingを用いて通信が出来るか確認してみましょう。

C:\>ping␣192.168.10.201⏎
Pinging 192.168.10.201 with 32 bytes of data:

Request timed out.
Request timed out.
（以下略）

今度はタイムアウトとなり、通信できないはずです。

このように、スイッチ（またはハブ）だけでは、IPアドレスのネットワーク部が異なる＝異なるネットワークに所属するホスト（PCなど）同士は通信できません。ケーブルは繋がっているのになぜ？と思うかもしれませんが、そういうルールです。

ルータを使用した通信

異なるネットワーク（IPアドレスのネットワーク部が異なるノード間）で通信するためには、ルータを用いてパケットを転送する必要があります。

今回実験するネットワーク

ネットワーク図

ネットワークを下図のように組み替えましょう。PC-AとPC-Bはそのまま使用します。
なお、後述のコマンド実行例は、RT1に Ciscoサービス統合型1841（以下『1841ルータ』または単に『1841』と記述します） を使用した場合のものです。

図中のアドレス表記が長くなってきたので、ここからは各デバイスのIPアドレス表記を変更します。図図中ではルータによって区切られたネットワークの境界を破線で示し、各ネットワークのネットワークアドレスを表記します。ノード毎のアドレスはホスト部のみ表記します。

例えばPC-Aの場合は、Network-A（ネットワークアドレス＝192.168.0.0/24）＋『.101』なのでIPアドレスは『192.168.0.101/24』となります。

必要機材

以下の機材が必要です。

図	種類	台数	説明	実行例で使用した機種
	ルータ	1台	Ciscoサービス統合型ルータ	1841
	ハブ	2台	何でも可	PT-Hub
	PC	2台	機種は問いません。 pingさえ使えればOSも何でも可	PC-PT
	ケーブル	4本	ストレート・ケーブル	Copper Straight Through

接続の注意

ここまでの演習では、イーサネットケーブルをスイッチやハブのどのポートに接続しても問題なかったのですが、ルータの場合は必ず図中で指定されたインターフェイスにケーブルを接続します。

※後の演習ではスイッチでもポートが指定される場合があります。

• 実機の場合
• PacketTracerの場合

1841ルータ実機のインターフェイス部分はこのようになっています。

1841ルータには『FastEthernet 0/0』と『FastEthernet 0/1』の2つのネットワークインターフェイスがあります。表記はそれぞれ『FE 0/0』と『FE 0/1』になっていますので、ネットワーク図に書かれた通りに間違えずに接続して下さい。

他に2つ、イーサネットと同じRJ-45規格のインターフェイスがありますが、これらはコンソールポート（制御用のPCを接続するインターフェイス）とAUXポート（モデム等を接続するインターフェイス）であり、イーサネットケーブルを接続しても動作しません。

ハブなどポートを指定していない場合は、空いているどのポートに接続しても構いません。

PacketTracerの場合、イーサネットケーブル（Copper Straight-Through）を選択した状態でルータをクリックするとインターフェイスの一覧が出ますので、ネットワーク図に指定されている通りのインターフェイスに接続します。

・既にケーブルが接続されているインターフェイスは候補に表示されません
・コネクタ形状が同じConsoleポートやAuxiliaryポートにはイーサネットケーブルを接続できてしまいますが、当然のことながら動作はしません。
・コネクタの形状が違うインターフェイスも表示されますが、接続しようとするとエラーメッセージが表示されます。

ハブなどポートを指定していない場合は、空いているどのポートに接続しても構いません。

ルータの設定

基本設定

ルータについて、まず既に学習した範囲の設定を行います。今回はホスト名をRT1に変更するだけです。

※まだ不慣れだと思いますので、ルータを起動から入力するコマンドをすべて示します。

（前略）
         --- System Configuration Dialog ---

Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]: no⏎


Press RETURN to get started!⏎


Router>enable⏎
Router#configure␣terminal⏎
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#hostname␣RT1⏎
RT1(config)#

ルータのインターフェイスにアドレスを設定する

ルータはスイッチと異なり、インターフェイスにIPアドレスを設定しないと通信できません。ネットワーク図に従ってアドレスを設定していきましょう。

まずインターフェイスFastEthernet 0/0 について設定します。iosのCLIでインターフェイスのアドレスを設定するには、グローバルコンフィギュレーションモードで interfaceコマンドを使用してインターフェイスコンフィギュレーションモードに移行し、 ip addressコマンドを使用します。

(config)# interface␣<タイプ>␣<ポート番号>

FastEthernet 0/0 のアドレスを変更するには、まず FastEthernet 0/0 のインターフェイスコンフィギュレーションモードに移行します。

RT1(config)#interface␣FastEthernet␣0/0⏎
RT1(config-if)#

インターフェイスコンフィギュレーションモードに移行すると、プロンプトが『(config-if)#』に変化します。

(config-if)# ip␣address␣<IPアドレス>␣<サブネットマスク>

では、『192.168.0.1/24』と設定しましょう。

RT1(config-if)#ip␣address␣192.168.0.1␣255.255.255.0⏎
RT1(config-if)#

これでインターフェイス FastEthernet 0/0 のアドレスが設定できました。

インターフェイスの有効化

ルータでは、インターフェイスはデフォルトで『administratively down』（管理的無効）という状態になっており、通信できません。アドレスを設定しただけではこの状態は変わらないので、コマンドでインターフェイスを有効化する必要があります。

コマンドの有効化には、インターフェイスコンフィギュレーションモードで no shutdownコマンド を使用します。

(config-if)# no␣shutdown

では、FastEthernet 0/0インターフェイスを有効化しましょう。

RT1(config-if)#no␣shutdown⏎

RT1(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up

no shutdownコマンドを入力して次のプロンプトが表示された後、

『%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up』
『%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up』

という2つのシステムメッセージが表示されています。これらはそれぞれ

『インターフェイス（物理層）の状態がup（動作中）になった』
『ラインプロトコル（データリンク層）の状態がup（動作中）になった』

というもので、エラーではありません。

システムメッセージはコマンド入力中などのタイミングでもお構いなしに表示されるので、画面ではプロンプトがなくなったようになってしまっていますが、そのままでもコマンドを入力できます。プロンプトを再表示したい場合はEnterキーを1回押すだけです。

インターフェイスの状態の変化

no shutdownコマンド実行前はルータのFastEthernet0/0のポートLEDは『インターフェイス無効（PacketTracerでは赤色▼、実機ではLED消灯など）』ですが、no shutdown コマンド実行後に『インターフェイス有効（PacketTracerでは緑色▲、実機ではLEDが緑色に点灯）』に変化します。

もう1つのインターフェイスも設定する

同様に、『FastEthernet 0/1』にもアドレス『192.168.10.1/24』を設定し、インターフェイスを有効化してみましょう。

RT1(config-if)#interface␣fa␣0/1⏎
RT1(config-if)#ip␣address␣192.168.10.1␣255.255.255.0⏎
RT1(config-if)#no␣shutdown⏎

RT1(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/1, changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up

FastEthernet 0/0 の設定を行ったあと、別のインターフェイスの設定を行う場合、インターフェイスコンフィギュレーションモードでinterfaceコマンドを使用することが出来ます。プロンプトが変化しないので判りにくいですが、これで設定対象がFastEthernet 0/1に切り替わっています。

これでFastEthernet 0/1側のポートLEDも『インターフェイス無効（PacketTracerでは赤色▼、実機では消灯）』から『インターフェイス有効（PacektTracerでは緑色▲、実機ではLEDが緑色に点灯）』に変化するはずです。

これで設定は完了です。

ルータのアドレス設定の確認

念のため、アドレスがちゃんと設定されたか確認してみましょう。インターフェイスのアドレス設定状況を確認するには、特権execモードで show ip interface briefコマンドを使用するのが便利です。

# show␣ip␣interface␣brief

では試してみましょう。

RT1(config-if)#end⏎
RT1#
%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by console
⏎
RT1#show␣ip␣interface␣brief⏎
Interface              IP-Address      OK? Method Status                Protocol 
FastEthernet0/0        192.168.0.1     YES manual up                    up 
FastEthernet0/1        192.168.10.1    YES manual up                    up 
Vlan1                  unassigned      YES unset  administratively down down
RT1#

まず、インターフェイスコンフィギュレーションモードから特権execモードに移行するためにendコマンドを使用しています。

『%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by console』というシステムメッセージが表示されたので、この例ではプロンプトを再表示するためにEnterキーを1回打っています。プロンプトを再表示せずにそのまま次のコマンドを入力してもちゃんと実行されます。

show ip interface briefコマンドを実行すると、表形式ですべてのインターフェイスのIPアドレスおよび物理層・データリンク層での状態が表示されます。

表示内容は以下の通りです。

先の実行例では、

FastEthernet0/0 のアドレスに 192.168.0.1 が設定されている
FastEthernet0/1 のアドレスに 192.168.10.1 が設定されている
二つのインターフェイスが物理層／データリンク層ともにリンク済み

と表示されており、すべて正常に設定されていることが判ります。

PCのデフォルトゲートウェイの設定

ルータの設定が終わり、これで通信が出来る…かというとそうではありません。ルータを使用した通信の場合、各PCにデフォルトゲートウェイを設定する必要があるのです。

デフォルトゲートウェイとは、自身が属するネットワーク以外に対して通信を行う場合の『ネットワークの出入口』のことです。そのPCと同じネットワーク内にあるルータのインターフェイスのIPアドレスを設定します。

よって今回の場合は、各PCのデフォルトゲートウェイは以下のように設定します。

設定方法は、大抵はIPアドレスの設定と同じ画面です。

• Windows11
• PacketTracer

この画面の呼び出し方は、IPアドレスの設定方法の解説を参照してください。

Windows11の場合、デフォルトゲートウェイに値を入力するときにDNSが空欄のままだとエラーになってしまいます。本サイトのほとんどの実験はインターネットと接続していない状態で行っているので実在のDNSを入力しても意味がありませんので、ダミーとして『0.0.0.0』を入力しておくとよいでしょう。IPv4形式の記述があればとりあえずエラーは出ません。

『PC操作画面』→『Desktop』→『IP Configuration』にデフォルトゲートウェイの設定欄があります。

疎通確認

それでは、PC-Aでpingコマンドを使用して通信が出来るか確認してみましょう。

C:\>ping␣192.168.10.201⏎

Pinging 192.168.10.201 with 32 bytes of data:

Request timed out.
Reply from 192.168.10.201: bytes=32 time=1ms TTL=127
Reply from 192.168.10.201: bytes=32 time<1ms TTL=127
Reply from 192.168.10.201: bytes=32 time=2ms TTL=127

Ping statistics for 192.168.10.201:
    Packets: Sent = 4, Received = 3, Lost = 1 (25% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 2ms, Average = 1ms

C:\>

この例では4回の試行のうち1回目はタイムアウトしていますが、2回目以降はエコー応答メッセージが受信できていることが判ります。

初めて疎通確認をする場合、pingコマンドの最初の1～2回で timed out になることはよくあります。ARPテーブルにデータがないため、Macアドレスを調べるのに時間がかかるためでしょう。

これでルータの基本設定およびルータを経由するごく簡単なパケット転送の実験は終了です。

上手くいかない場合

上手くいかない場合は、まず演習01にある『上手くいかない場合』を参考に、ひととおり調べてみましょう。次に、以下の『ルータのあるネットワークでの確認』をチェックしましょう。

ルータのあるネットワークでの確認

最終目的地であるPC-B（192.168.10.201）に届かない場合、途中経由するルータ（192.168.0.1）までパケットが届くかどうか調べるのは有効な手段です。

C:\>ping␣192.168.0.1⏎

Pinging 192.168.0.1 with 32 bytes of data:

Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time=5ms TTL=255
Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=255
Reply from 192.168.0.1: bytes=32 time<1ms TTL=255

Ping statistics for 192.168.0.1:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 5ms, Average = 1ms

C:\>

この例のように192.168.0.1までの疎通が確認できれば、異常箇所はそれよりも先にある可能性が高くなります。また逆に、192.168.0.1までのpingに失敗した場合は、PC-A～RT1間に問題がある可能性が高いです。

または、traceroute（Linux）/tracert（Windows）」コマンドを用いて、どこまでパケットが到達したか確認するのもよいでしょう。OSによってコマンド名が微妙に違うのですが使い方は同じです。

C:\>tracert␣192.168.10.201⏎

Tracing route to 192.168.10.201 over a maximum of 30 hops: 

  1   0 ms      0 ms      0 ms      192.168.0.1
  2   0 ms      0 ms      0 ms      192.168.10.201

Trace complete.

C:\>

正常に通信できている場合は、このように表示されます（環境によってメッセージが日本語化されているなどの違いはあります。また『〇ms』の部分は通信状態によって変化します）。

これは、送信元を出たパケットが最初に経由するルータが192.168.0.1であり、ルータからは応答が返ってきていることを表します。

物理層・データリンク層に問題がないのにネットワーク層レベルの通信ができない場合、

・ルータの各インターフェイスのIPアドレスやサブネットマスクの設定間違い
・PCのIPアドレス設定間違い
・PCのデフォルトゲートウェイの設定忘れ（学生実験だとこれが非常に多いです！）、設定間違い

など、IPアドレス関係の設定に間違いがある可能性が高いです。