ルーター — 行き先を見て振り分ける

概要 — まず全体をつかむ

家のネットワークの真ん中にいて、データの行き先を見て振り分けるのがルーターです。道の分岐点にいる案内係。

詳細 — 1段階ずつ追う

これは何をする係?

届いたデータ(パケット)の宛先を見て、「家の中の別の機器へ」「外のインターネットへ」と、正しい方向へ送り出します。家の中の複数の機器(スマホ・PC・テレビ)を、まとめて外へつなぐ出口でもあります。

家庭用ルーター
ルーター — 行き先を見て振り分ける
この部分をもっと深く(中級

ルーターの中心は、IPアドレスを見た経路判断(ルーティング) です。加えて家庭用では、複数の役割を担います。

  • ルーティング — 経路表を見て次の転送先を決める
  • NAT/NAPT — 家の中の住所(プライベートIP)と外の住所(グローバルIP)を橋渡し
  • DHCP — 家の中の機器に、住所(プライベートIP)を自動で配る

登場人物メモ:

  • ※1 デフォルトゲートウェイ — 経路表に無い宛先の、既定の出口
  • ※2 プライベートIP/グローバルIP — 家の中だけの住所/世界に通じる住所

仕事の流れ

  1. パケットが届く
  2. その宛先を見る
  3. 「家の中か、外か、どの方向か」を判断する
  4. 正しい相手へ転送する

これを次々に繰り返して、データをバケツリレーします。

この部分をもっと深く(中級
  1. パケットの宛先IPを見る(IPはネットワーク部+ホスト部に分かれ、サブネットマスク/CIDR(/24 など)でどこまでが同じネットワークかを区切る)
  2. ルーティングテーブルで、次のホップ(転送先)を決める
  3. 該当が無ければデフォルトゲートウェイ
  4. 外向きは NAT でプライベートIP↔グローバルIPを変換
  5. 戻りのパケットは、変換表をもとに正しい機器へ返す
アニメーション『IPアドレスの構造(ネットワーク部とホスト部)』を開く
IPアドレスの構造 — 192.168.1.10 /24前半がネットワーク部(どこの町内か)/後半がホスト部(町内の何番地か)ネットワーク部(192.168.1)ホスト部(.10)192168110/24 = ここまで同じ町内サブネットマスク 255.255.255.0(255=ネットワーク部/0=ホスト部)2552552550ネットワーク部が同じ=同じ町内。町内なら直接、別の町へはルーター(出口)から届ける

家庭用ルーターは「全部入り」

家庭用ルーターは、実はいろいろな役割を1台に詰め込んでいます

  • Wi-Fiの親機(アクセスポイント)
  • 振り分け(本来のルーターの仕事)
  • 家の中の住所配り(後述のDHCP)
  • 内と外の橋渡し(後述のNAT)
  • ときに ONU(光終端) まで一体

だから「宅内機器(ルーター・GW・ONU)」は役割が重なり、1台にまとまりがちなのです。

この部分をもっと深く(中級
  • NAPT(ポート変換) — 1つのグローバルIPを、ポート番号で複数機器が共有
  • ポートフォワーディング — 外からの通信を、特定の内部機器へ通す設定
  • DHCP — 機器の接続時に、住所・ゲートウェイ・DNSをまとめて配る
  • 統合 — 家庭ではWi-Fi・NAT・DHCP・(ONU)を1台に集約(ホームゲートウェイ)
  • プライベートIPの範囲 — 家庭内では 192.168.x.x や 10.x.x.x が使われる(外には出ない住所)
アニメーション『NAT(プライベートIPを公開IPに変換)』を開く
NAT — 私設IPを1つの公開IPに変換して外へ家庭内ネットワーク(192.168.x.x)端末1(家の中)192.168.1.11端末2(家の中)192.168.1.12端末3(家の中)192.168.1.13ルーター(NAT)私設IP → 公開IPに付け替え戻りは変換表で送信元=203.0.113.5インターネットNAT変換表(ポート番号で「誰宛てか」を区別)内側(私設IP : ポート)外側(公開IP : ポート)192.168.1.11 : 52001203.0.113.5 : 40001192.168.1.12 : 49770203.0.113.5 : 40002192.168.1.13 : 51234203.0.113.5 : 400031つの公開IP(203.0.113.5)を家じゅうで共有。ポート番号が違うから戻りも取り違えない

⚠️ うまくいかないとき

  • 再起動で直る系 — 一時的な不調は電源入れ直しで回復することが多い
  • 二重ルーター — ルーターが2台直列になり、通信がうまくいかない
  • 置き場所 — Wi-Fi兼用なら、電波の届きにくい場所だと不安定
この部分をもっと深く(中級
  • 二重NAT — ルーターが2段になり、NATが二重で通信不良
  • ポートが塞がる — 外からの通信が必要なアプリで、フォワーディング未設定
  • 経路の問題 — 途中の経路障害で、特定の宛先だけ届かない
  • IP枯渇・重複 — DHCPの範囲や固定IPの設定ミス

関連する知識

理解度チェック

そのまま解けます(成績は保存されません)。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。

1. ルーターの役割に最も近いのは?

2. 家庭用ルーターが「1台で色々やっている」例として正しいのは?

3. ルーターがパケットを転送するとき、まず見るのはどれ?

4. 家庭用ルーターに一体化されていることがある、光と電気を変換する部品はどれ?

5. ルーターの働きが「バケツリレー」に例えられるのはなぜ?

6. 家庭でルーターがうまく動かないときの説明として、本文が挙げているのはどれ?

7. 家庭用ルーターが兼ねる「家の中の機器に住所を自動で配る」役割を英字4文字で何と呼ぶ?

8. ルーターが2台直列につながって通信がうまくいかなくなる状態を、本文では「○○ルーター」と呼ぶ。○○に入る漢字2文字は?