スイッチとルータの範囲及びデータ転送について質問です

ネットワークの勉強を始めた初心者です。
宜しくお願いします。

これまで自己学習した主観を前提に質問します。
長くなりますのでご了承ください。

ネットワーク機器の位置関係としまして
インターネット（WAN）→ルータ→スイッチ→ハブ→ホスト

またそれそれのネットワークの範囲としまして
ブロードキャストドメイン（ルータ）→セグメント（スイッチ・ハブ）

それぞれを上記のように理解しておりましたが、
ルーティングの勉強に差し掛かってから、
上記の関係の理解が混乱してしまいました。

ヘッダを付与するタイミングですが
ルータからWANへ送り出す時はフレーム単位で
ルータ以下のブロードキャストドメイン内ではパケット単位で通信をしていると思っていましたが

学習している内に
MACアドレスを調べてイーサネットヘッダを付与しているのがスイッチで
IPアドレスを調べてIPヘッダを付与しているのがいるのがルータだと思いました。

だとするとデータ転送の際にヘッダが付与するタイミングと位置関係が矛盾していると思いました。
ヘッダの付与に合わせるなら、ルータ（IPパケット）→スイッチ（MACフレーム）→インターネット（WAN）
自分の想像では上記の様になると思いました。

しかし現実では、ホスト→スイッチ→ルータ→WANです。

また、ブロードキャストドメインについてですが
ブロードキャストが届く範囲でルータはブロードキャストをWAN側には通さないと学習しました。

例えばルータ以下にスイッチが2つあったとします。
そのスイッチ２つとそこに接続されてるホストは同じブロードキャストドメインということになります。

しかしそれぞれのスイッチ及び接続されたホストはセグメントとしては別の範囲ということになりますか？

ルータはネットワークを分ける役目があると書かれていましたが
そのネットワークは範囲や呼称が複数あり自分の理解が曖昧になってしまいました。

最後に、ルータを超えたネットワークにあるホストに通信をしたい場合
ブロードキャストはルータを超えないので、ルータからルータに対してARPリクエストをすると思いますが

その場合、Unknownユニキャストフレームがルータに届いてWAN側へフラッディングされますか？
そもそもルータが付与するヘッダはIPアドレスでMACフレームとは関係なくパケットを扱うはずだと思うんですが？
ルータがWANをまたいで別のルータへフラッディングするのかというのも疑わしく、

また、
フレームが扱われる範囲はルータの外側（WAN）で
パケットが扱われる範囲はルータとスイッチの間（セグメント間）という認識がありましたが
それらも自信がありません。


以上のようなことで悩んでおります。
ご教示頂けると助かります。

宜しくお願いいたします。

No.2 回答者： hanatiro 回答日時： 2017/08/16 16:08

こんな簡単な絵で説明してみます。

[PC-A(192.168.1.10)] -- [SW-A] -- [Router] -- [SW-B] -- [PC-B(192.168.2.10]
[PC-C(192.168.1.11)] -- [SW-C] -----+

1) PC-A→PC-Cに通信する場合、同一セグメントなので、PC-Aからは以下のパケットがでます。

SrcIP:PC-A, SrcMAC:PC-A, DstIP:PC-C, DstMAC:PC-C

2) PC-A→PC-Bに通信する場合、他のセグメントなので、PC-Aからは以下のパケットがでます。

SrcIP:PC-A, SrcMAC:PC-A, DstIP:PC-B, DstMAC:Router
ルータを通過したところで、パケット(フレーム)は以下のように書き換わります
SrcIP:PC-A, SrcMAC:Router, DstIP:PC-B, DstMAC:PC-B

No.1 ベストアンサー 回答者： duckn58 回答日時： 2017/08/15 18:37

まず、IPヘッダを付与しているのはIP通信を行う端末（PCやサーバ等）です。

このIPヘッダのIPアドレスを見て、ルータはルーティングを行っていきます。
Ethernetヘッダをつけるのは、ルーティングを行うルータです。
参考
http://milestone-of-se.nesuke.com/nw-basic/routi …

セグメントという言葉はネットワーク用語では複数の意味があり、分かりづらいですが、スイッチでセグメントが別れているという理解はある意味正しいです。が、ネットワークセグメントという意味では、間違っています。ここで言うセグメントという言葉には、『スイッチでケーブルが区切られている』という物理的な意味以外は持ちません。

ルータはネットワークセグメントを分ける役目があります。

ルータを超えたネットワークにあるホストへ通信する場合は、ルーティングにより、NextHopアドレスがEthernetの場合はそのアドレスに対してARPリクエストを出し、ARP応答を受信し、Ethernetフレームを生成しNextHopに向けて送信します。
参考
http://milestone-of-se.nesuke.com/nw-basic/grasp …

ルータはフラッディングは行いません。スイッチがMACアドレステーブル無いunknownユニキャスト宛を受信した際に行います。
なので当然ルータはWANにはフラッディングしません。

フレームとは慣例的にレイヤー2の通信を指すことが多く、パケットはL3つまりIPパケットのことを指します。
パケットはIP通信を行う上ではどの範囲でも扱われますし、そのIPパケットをルータ間等で運ぶのはEthernetやPPP, HDLC, ATM, フレームリレー等です。なので、どちらも発信元から宛先までの全ての機器で扱われます。

ちなみに混乱しそうなところで、

フラッディングとブロードキャストの違い
http://milestone-of-se.nesuke.com/nw-basic/ether …

MACアドレステーブルとARPテーブルの違い
http://milestone-of-se.nesuke.com/nw-basic/switc …

この回答へのお礼

長い質問にも関わらず
丁寧な回答ありがとうござました。

全て解決できたわけではありませんが、回答をヒントに少し整理ができましたので
今度は問題を分けて質問しなおしてみます。

ありがとうございました。

お礼日時：2017/08/16 14:31