ルーター編

　

ブロードバンド・ルータ徹底攻略ガイド
複数のPCでADSLなどのインターネット接続を共有する場合に使用するブロードバンド・ルータの基礎技術から実運用のノウハウまで情報を提供しています。ブロードバンドルータ完全ガイド
ブロードバンドルータの基本的な働きと、製品選びの決め手となるポイントについて解説しています。

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ブロードバンドルータの概要と導入の際のチェックポイントについて解説したうえで、無線LANに対応したブロードバンドルータ4機種について機能の詳細をレビューしています。

お薦めの書籍

1) ルーターの構成要素

	ROM： ROMはルータのマザーボード上のソケットに挿入されるチップにある。ROMはブートストラップ（ルータを起動させる必要なだけのOS）を含む。ブートストラップは起動時に通常フラッシュメモリに存在する完全なOS（IOS）を参照する。ROMはPower-On-Self Test（POST）に使われるコードも含む。
	フラッシュメモリ（Flash Memory）：フラッシュメモリには書き込みと消去が可能である。IOSイメージを保存するのに使われる。
	NVRAM：不揮発性 RAM。装置の電源を切断しても内容を保持するRAM。NVRAMにはルーターの設定ファイルが保存される。
	RAM： PCのメモリと同様ルーターの動作の場である。起動時にIOSがフラッシュメモリからコピーされ、NVRAMからコンフィグレーションファイルがコピーされる。RAMにはランニングコンフィグレーション、ルーティングテーブル、アクセスリスト、ARPキャッシュ、処理を待つパケットが蓄えられる。RAMに蓄えられた情報は装置の電源が切れると消える。

configure terminal、configure memory、configure network コマンドはルーターの running configuration を設定する有効な方法である。

コンフィグレーションレジスターレジスター（Configuration Register）：コンフィグレーションレジスターは NVRAM に保存される16ビットレジスターである。そのうちの4ビットはブートフィールドと呼ばれる。ブートフィールドは16進数で表される。ルーターは起動の過程でブートフィールドの値を参照しどこから IOS を RAM にロードするかを決定する。show version コマンドを使うとブートフィールドの設定値を調べることができる。グローバル構成モードから config-register コマンドを使うとブートフィールドの設定値を変更できる。

コンフィグレーションレジスター設定	起動のプロセス	モード
0x2100	ROMから起動 ROMMONモードは低レベルコンフィグレーションモードで手動でルーターを起動したり、診断テストを行える。	ROMMON (ROM モニタ)
0x2101	ROMに保存されている mini-IOS を使って起動 mini-IOS はルーターの基本的診断とメンテナンス機能を実行するだけのコードを持つ。トラブルシューティングを行うのに有効なモードである。	RXBOOT
0x2102	フラッシュメモリからIOSをロード	デフォルト
0x2102 ～ 0x210F	TFTPネットワークサーバーからIOSイメージをロード
0x2141	ROM から起動し NVRAM のコンフィグレーションファイルを無視する。
0x2142	フラッシュメモリから起動し NVRAM のコンフィグレーションファイルを無視する。パスワードリカバリーに最適のモード

2) ルーターの起動順序

1. Power on Self-Test (POST)を実行

2. ブートストラップが NVRAM のコンフィグレーションレジスターを参照しどこから IOS を RAM にロードするかを決定する。通常フラッシュメモリに保存された IOS がロードされる。

	フラッシュメモリに IOS が見つからない場合、ネットワーク上にブロードキャストし利用可能なTFTPサーバーから IOS を探す。それでも見つからない場合 ROM から起動しROMモニタモードになる。
	グローバル構成モードから boot system tftp ip-address filename コマンドを使うと指定した TFTP サーバーの IOS イメージを使って起動する。

3. NVRAM の設定ファイルを参照する。

4. 有効な設定ファイルが存在する場合、ロードされ実行される。削除あるいは破損のため有効な設定ファイルが存在しない場合、セットアップモードに入る。

セットアップモードではルーターを起動させるのに十分な設定だけを行うことも、プロトコルとインターフェースの設定まで行うこともできる。セットアップモードで設定した設定は RAM 上の running-config ファイルと NVRAM 上の startup-config ファイルに同時に保存される。

＊グローバル構成モードから setup コマンドを使うとセットアップモードに入ることができる。

3) ルーターへのアクセス方法

シスコのルーターやスイッチでは IOS（Internetwork Oparationg System）という独自のOSが用いられている。IOS がルーターの核心部である。IOS をルーターコンソール／端末またはリモートアクセスで実行する CLI (Command - Line Interface) を使用して操作することでルーターの設定を行うことができる。

Windows PC からルーターにアクセスするには以下の2つの方法でできる。

	ルーターのコンソールポートあるいはAUXポートとPCのシリアルポートを直接接続してハイパーターミナルでアクセス
	ネットワークを介して Telnet を使ってアクセス

4) ルーターコマンドモード

Cisco IOS のユーザーインターフェイスには多数の異なるモードがある。現在どのモードを実行しているかによって使用できるコマンドが決まる。

ルーターでセッションを開始するとユーザーモードが開始される。ユーザーモードで実行できるのは限定された一部のコマンドだけである。全てのコマンドにアクセスするにはイネーブルモードを開始する必要がある。

コマンドモード	プロンプト	モードに入るための操作	モード終了方法
ユーザー	Router>	ルーターに端末を接続	端末をルーターから切り放す
イネーブル	Router#	ユーザーモードから enable コマンドを入力	disableコマンドでユーザーモードに戻る。
グローバル構成モード	Router(config)#	イネーブルモードから config t コマンドを入力	exit　コマンドでイネーブルモードに戻る。 Ctrl-Z　でイネーブルモードに戻る。
インターフェース構成	Router(config-if)#	グローバル構成モードから interface コマンドを入力	exit　コマンドでグローバル構成モードに戻る。 Ctrl-Z　でイネーブルモードに戻る。
ルーター構成	Router(config-router)#	グローバルモード構成から router コマンドを入力	exit　コマンドでグローバル構成モードに戻る。 Ctrl-Z　でイネーブルモードに戻る。
回線構成	Router(config-line)#	グローバルモード構成から line コマンドを入力	exit　コマンドでグローバル構成モードに戻る。 Ctrl-Z　でイネーブルモードに戻る。

5) キーボードキーによる CLI 操作

キー	動作
Ctrl-P または上向矢印	直前のコマンドを呼び出す
Ctrl-N または下向矢印	直後のコマンドを呼び出す
Ctrl-B または左向矢印	カーソル位置を1文字左に移動
Ctrl-F または右向矢印	カーソル位置を1文字右に移動
Ctrl-A	コマンドラインの先頭に移動
Ctrl-E	コマンドラインの最後に移動
Delete または Backspace	カーソル位置の左の1文字を消去
Ctrl-D	カーソル位置の1文字を消去

6) ルーターの日付と時刻の設定と参照

	コマンド
ルーターの日付と時刻の設定	Router#clock set [::** Date Month Year]
ルーターの日付と時刻の設定参照	Router#show clock

7) ルーターのパスワードの設定

パスワードはルーターへの不正なアクセスに対する主要な防御手段である。

	コマンド
イネーブルモードに入るパスワード設定	Router(config)#enable password [password]
イネーブルモードに入るパスワード解除	Router(config)#no enable password
イネーブルモードに入る暗号化パスワード設定	Router(config)#enable secret [password]
イネーブルモードに入る暗号化パスワード解除	Router(config)#no enable secret
コンソールポートからのアクセス用パスワード設定	Router(config)#line con 0 Router(config-line)#login Router(config-line)#password [password]
コンソールポートからのアクセス用パスワード解除	Router(config)#line con 0 Router(config-line)#no login
AUX ポートからのアクセス用パスワード設定	Router(config)#line aux 0 Router(config-line)#login Router(config-line)#password [password]
AUX ポートからのアクセス用パスワード解除	Router(config)#line aux 0 Router(config-line)#no login
Telnet からのアクセス用パスワード設定	Router(config)#line vty 0 4 Router(config-line)#login Router(config-line)#password [password]
Telnet からのアクセス用パスワード解除	Router(config)#line vty 0 4 Router(config-line)#no login

8) ルーターのホスト名・バーナー・IPアドレスの設定

	コマンド	ホスト名の設定	Router(config)#hostname [host name]
MOTD バーナーの設定	Router(config)#banner motd # [message] #
ログインバーナーの設定	Router(config)#banner login # [message] #
IPアドレスの設定	Router(config)#int [interface, e0, s0, etc] Router(config-if)#ip address [IP address] [musk] Router(config-if)#no shut

9) 動作中の設定の参照と NVRAM の設定ファイルへの保存

各種設定後 NVRAM の設定ファイルに保存しないとルーターの電源が切れた場合にその設定は消えてしまう。

	コマンド	動作中の設定の参照	Router#show run
動作中の設定の NVRAM の設定ファイルへの保存	Router#copy run start

◆参考資料

シスコ技術情報 CLI

シスコ技術情報 Cisco ルータにおけるセキュリティの向上　

10) 静的ルーティングと動的ルーティング

ルーターがパス決定する際に利用する知識や情報には静的知識と動的知識がある。静的知識に基づくパス決定を静的ルーティング、動的知識に基づくパス決定を動的ルーティングという。

静的知識とは手動で設定し管理されるもので、ネットワークに変更があればその都度手動で変更しなければならない。

動的知識とはルーティングプロトコルにより自動的に取得される知識である。

11) 手動でのルート設定

スタブネットワークと呼ばれるただひとつのパスでのみ他のネットワークと接続されるネットワークのルーターでは静的ルートあるいはデフォルトルート（ラストリゾートゲートウェイ）を設定するとよい。

	コマンド
静的ルートの設定	Router(config)#ip route [destination network ID] [musk] [gateway address]
デフォルトルートの設定	Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 [gateway address] Router(config)#ip classless

デフォルトルートの設定には ip default-gateway、ip default-network などの IP コマンドも使用できる。

ip default-gateway コマンドは ip routing がシスコルータ上で無効になっているときにだけ使用する。

ip default-network コマンドを使用して複数のネットワークをデフォルトルート候補として設定すると、管理距離が最も短いネットワークがラストリゾートゲートウェイのネットワークとして選択される。すべてのネットワークのアドミニストレイティブディスタンスが同じ場合、ルーティングテーブルの中で最初にリストされているネットワークがラストリゾートゲートウェイのネットワークとして選択される。

12) ルーティングプロトコル

ルーティングプロトコルは以下の二種類に分類される。

距離ベクトル型 (Distance Vector)

隣接ルータに対して定期的にルーティングアップデートメッセージでそれぞれのルーティングテーブルの全部または一部を送ることを相互に要求する。
例： RIP、IGRP

リンクステート型 (Link-State)

リンクをルータ上のインターフェイスと見なす。リンクのステート（状態）とはそのインターフェイスの記述であり、近接ルータとの関係の記述である。インターフェイスの記述には、インターフェイスの IP アドレス、マスク、接続先のネットワークのタイプ、そのネットワークに接続されているルータなどが含まれる。これらのリンクステートすべてが集まってリンクステートデータベースが形成される。
例： OSPF

ルーティングプロトコルは最適パスの決定にメトリックと呼ばれる数値を作成する。メトリックの計算には以下のようなパス特性が用いられる。ルーティングプロトコルにより使用されるパス特性は異なる。

	帯域幅：ネットワークの伝送データ容量
	遅延：パケットを発信元から受信先まで移動させるのに要する時間
	信頼性：ネットワークのビットエラー率
	負荷：ルーターやネットワークの混雑の度合い
	ホップ数：パケットが宛先に到達するまでに通過するルーター数
	最大転送単位（MTU）
	コスト：ホップ数や帯域幅などの尺度に基づいてネットワーク管理者が割り当てる

a）RIP（Routing Information Protocol）

RIP は小規模な同種ネットワークに適している。RIP は最低ホップ数に基づいてルートを選択する。複数のルートのホップ数が同じである場合、RIP は交互にルートを選択する。RIP の最大許容ホップ数は15。デフォルトではRIP ルーティング更新は 30 秒ごとにブロードキャストされる。

RIP の設定にはグローバル構成モードから次のコマンドを使う。

コマンド	目的
Router(config)#router rip Router(config-router)#	ルーティングプロトコルとしてRIPを設定し、RIPルーティングプロセスを起動する。
Router(config-router)#network ネットワークアドレス	RIP を実行するネットワークを指定する。

b）IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）

IGRP は Cisco社が開発したルーティングプロトコルである。帯域幅、遅延、信頼性、負荷、MTU の５つ複合メトリックを使用する。帯域幅と回線の遅延は WAN /LAN インターフェースの速度と機能に基づいて計算される。信頼性、負荷、MTUはトラフィックを処理するパフォーマンスに基づき計算され、デフォルトでは無効にされている。IGRP ルーターは 90 秒ごとに隣接ルータに自分のルーティングテーブル全体をブロードキャストで送信する。

IGRP の設定にはグローバル構成モードから次のコマンドを使う。

コマンド	目的
Router(config)# router igrp 自律システム番号（任意） Router(config-router)#	ルーティングプロトコルとして IGRP を指定する。
Router(config-router)#network ネットワークアドレス	IGRP を実行するネットワークを指定する。

RIPならびにIGRPの安定性機能

RIPあるいはIGRPを使用した場合、ルーターまたはネットワークの障害が原因で経路が使用不能になったときに誤った経路が選択され、循環経路（ルーティングループ（無限カウント））が発生する可能性がある。それを防ぐために以下のような機能がある。

トリガー更新：ある経路が使用できないことを検出すると、即時に更新メッセージを送信する。

ホールドダウン：使用不能経路が削除されると、同じ宛先への新しい経路が一定時間受け入れられない。これによってトリガー更新が他のすべてのルーターイに到達するための時間的余裕が生まれる。

タイムアウトした経路を取り除き、その経路が再び挿入されないようにするには、トリガー更新とホールドダウンの組み合せで十分である。追加の予防策はスプリットホライズンとルートポイズニングである。

スプリットホライズン：ルーティング情報をその送信元には送り返さない。スプリットホライズンにはループを防止するという役割のほかに更新メッセージのサイズを抑える効果もある。

ルートポイズニング：更新に含まれている既存ルートのメトリックがある条件を満たすほど増加した場合はループが存在するとみなされ、その経路は削除され、ホールドダウン状態になる。

c）EIGRP（Enhanced IGRP）

EIGRPは距離ベクトル型とリンクステート型のそれぞれの利点を併せたIGRPの拡張版である。通常の動作中はネットワークリソースの使用量はきわめて少なく、安定したネットワークでは HELLO パケットだけが送信される。変更が行われると、ルーティングテーブル全体ではなくルーティングテーブルの変更だけが伝播され、これによりネットワーク上のルーティングテーブルそのものの負荷が減少する。ネットワークトポロジの変更に対するコンバージェンスタイムが迅速である。

EIGRP の設定にはグローバル構成モードから次のコマンドを使う。

コマンド	目的
Router(config)#router eigrp 自律システム番号（任意） Router(config-router)#	ルーティングプロトコルとして EIGRPを指定する。
Router(config-router)#network ネットワークアドレス	EIGRP を実行するネットワークを指定する。

d）OSPF（Open Shortest Path First）

OSPF はすべての既知の宛先への最短パスを作成および計算するためにリンクステートアルゴリズムを使用する。

OSPF の設定にはグローバル構成モードから次のコマンドを使う。

コマンド	目的
Router(config)#router ospf process-id Router(config-router)#	ルーティングプロトコルとしてOSPFを指定する。プロセスIDによって固有のOSPFルータプロセスを特定する。この番号はルーター内部に限って使用されるので、プロセスIDを他のルータのプロセスIDと一致させる必要はない。
Router(config-router)#network network-address wildcard-mask area area-id	インターフェイスに特定のエリアを指定する。

◆参考資料

シスコ技術情報 TCP/IP ルーティング&IPルーテッドプロトコル