レイヤ2ネットワークとIPアドレス

質問

社内でレイヤ2スイッチを利用したイーサネットLANを組み始めています。ホストのインターフェースには、IPアドレスとMACアドレスが設定されています。
が、この時、レイヤ2スイッチネットワークにおいて、pingを使った場合の挙動の詳細が分からず、調べたのですがよく分かりません。

pingはIPアドレスを指定しますが、L2スイッチはIP使わないですよね？
調べたところ、レイヤ2スイッチはMACアドレステーブルを参照して指定されたポートへフレームを送る、とありました。

pingはIPアドレスを指定するので、ホストのarpでIPアドレス→MACアドレス変換を行い、フレームを送信するのでしょうか？
この時、arp学習はどのように行われるのでしょうか？

この辺の詳しい挙動を、教えて頂きたいです。

また、レイヤ2スイッチ使った場合とレイヤ3使った場合で、ホスト側の挙動の違いもよろしかったら教えて頂きたいです。（L2,3スイッチの違いは質問が多くあるのですが、ホスト側がよく分からなかったので…）

よろしくお願い致します。

回答No.1

noname#101770 · ベストアンサー

１．送信元端末はIPアドレスとMACアドレスの関係を知りませんので、
　　ブロードキャストしてIPに対するMACを問い合わせをします
２．L2スイッチはブロードキャストを全てのポートに送ります
３．宛先端末は自分のMACアドレスを返答します
４．この時の返答を元に、L2スイッチはポートとMACの関係を学習します
５．送信元端末は送信先MACにL2フレームを送ります
６．L2スイッチはMACとポートの関係を知っているので、そのポートにだけフレームを転送します

L2スイッチの動作と端末の動作を一緒に書いたのでわかりにくいですが
勉強がてら分けてみてください。

お礼

なるほど、L2の場合の挙動はよく理解できました。
ありがとうございます。

ただここで疑問なのですが、ホストがIPとMACアドレスの対応を知らない場合、
ネットワークスイッチがL2でもL3でもホストの挙動は同じですよね？

例えスイッチがL3で、宛先IPでルーティングを行う（MACを使わない）場合でも、
ホストはまずブロードキャスト（IPに対するMAC問い合わせ）を行って、
MACを調べてからフレームをL3スイッチに送り、
L3スイッチはIPを元にルーティングを行う、
という挙動になるんでしょうか？
またこの時のL3スイッチの挙動はどうなるのでしょうか？

重ねて質問になってしまいますが、
よろしければお教え頂ければ、と思います。
よろしくお願いします。

回答No.2

daidauble_

通りがかりですが、回答します。

同一のネットワーク（セグメント）内では、MACアドレスで通信して、IPアドレスは異なるセグメントへの通信に利用すると考えてください。
なので、送信元ホストと送信先ホストのネットワーク（セグメント）が異なる場合は宛先のホストは異なります。

(1)ネットワークが異なる場合
宛先IPアドレス：送信先のホスト
宛先MACアドレス：ルータ（L3スイッチ）

(2)ネットワークが同じ場合
宛先IPアドレス：送信先のホスト
宛先MACアドレス：送信先のホスト

イーサネットフレームの概要
イーサネットヘッダ｜IPヘッダ｜送信データ

イーサネットヘッダには宛先MACが格納され、IPヘッダには宛先IPアドレスが格納されます。

(1)の場合は、
・送信元ホストはルータのMACを学習
・イーサネットヘッダにルータのMACを格納、IPヘッダに送信先ホストのIPアドレスを格納
・ルータは送信先ホストのMACを学習
・イーサネットヘッダのMACを送信先ホストのMACに変更

という具合にネットワークをホップする毎にルータが宛先のMACアドレスを入れ替えていきます。
※宛先IPアドレスは最初から変わりません。

お礼

ありがとうございます、非常に参考になりました！
お返事遅れてすみません！